Diffraktioperiaatteisiin

Diffraktioperiaatteisiin viitataan usein, kun puhutaan siitä, kuinka aallot, kuten valo, ääni tai vesi, käyttäytyvät kohdatessaan esteitä tai kulkiessaan rakojen läpi. Yksinkertaisimmillaan diffraktio tarkoittaa aallon taipumista ja leviämistä esteen takana tai raon reunojen ohittaessa. Tämä ilmiö ei johdu siitä, että aalto muuttaa suuntaa, vaan siitä, että jokainen piste aallon rintamalla toimii uutena aallonlähteenä, levittäen aaltoa uusille alueille.

Huygensin periaate on keskeinen käsite diffraktion ymmärtämisessä. Sen mukaan jokainen aaltorintaman piste voidaan ajatella lähteenä, josta lähtee uusia sekundaariaaltoja. Nämä sekundaariaallot interferoivat sitten keskenään ja muodostavat uuden aaltorintaman myöhemmällä hetkellä. Kun aalto kohtaa esteen, vain esteen reunojen ohittavat aaltorintaman osat jatkavat leviämistä, aiheuttaen havaittavan diffraktion. Samoin, kun aalto kulkee kapean raon läpi, raon katsotaan toimivan uutena aallonlähteenä, josta aalto leviää raon jälkeen laajemmin kuin pelkkä geometrinen projektiota antaisi olettaa.

Diffraktion ilmenemismuodot riippuvat aallon aallonpituuden ja esteen tai raon koon suhteesta. Kun esteen koko on merkittävästi suurempi kuin aallonpituus, diffraktio on vähäistä ja aalto etenee lähes suoraviivaisesti. Kun esteen koko on lähellä aallonpituutta tai pienempi, diffraktion vaikutus on voimakkaampi, ja aalto leviää merkittävästi. Tämä ilmiö on vastuussa monista arkipäiväisistä havainnoista, kuten siitä, että kuulet ihmisen puhuvan oven raosta, vaikka et näkisikään häntä, tai siitä, kuinka valo taipuu kulkiessaan pienten rakojen läpi, muodostaen monimutkaisia kuvioita. Diffraktio on perustavanlaatuinen aaltoluonnon ominaisuus.