Diffraktionsvinkeln

Diffraktionswinkel bezeichnet den Winkel, unter dem diffraktierte Strahlung aus einem Hindernis- oder Periodiksystem austritt. In der Wellenoptik beschreibt er die Richtung der gebeugten Strahlen relativ zur Einfallrichtung oder zur Normalen der Oberfläche, je nach Aufbau der Messung. Diffraktionswinkel bestimmen Muster aus Interferenz und Beugung, die bei Gittern, Spalten oder Kristallflächen entstehen.

Wichtige Beziehungen ergeben sich aus typischen Beugungssituationen. Für ein optisches Beugungsgitter mit Spaltabstand d gilt in der Regel: d sin(theta) = m lambda, wobei theta der Diffraktionswinkel, lambda die Wellenlänge der Lichtquelle und m die Ordnung ist. Bei einem einzelnen Spalt entstehen Minima nach a sin(theta) = m lambda, wobei a die Spaltbreite ist; für kleine Winkel nähert sich theta ≈ m lambda / a. In der Kristallographie wird Bragg’s Gesetz verwendet: n lambda = 2 d sin(theta), wobei d der Abstand der Kristallebenen ist und theta der Winkel zwischen dem einfallenden Strahl und den Ebenen.

Bezugssysteme und Messungen unterscheiden Fraunhofer- und Fresnel-Diffraction. Im Fernfeld (Fraunhofer) lassen sich Diffraktionswinkel oft direkt aus beobachteten Maxima- oder Minima-Positionen bestimmen; im Nahfeld (Fresnel) ist die Zuordnung komplizierter, aber dennoch durchwinklige Beugungsmuster analysierbar.

Anwendungen von Diffraktionswinkeln finden sich in der Spektroskopie, der Charakterisierung optischer Gitter, der Kristallographie, der Laser- und Telekommunikationstechnik sowie in didaktischen Experimenten zur Wellenoptik.