Diffraktsioonid

Diffraktsioonid on laine levimise nähtus, kus laine kohtub takistuse või avaga ning levik muutub, tekitades interferentsil põhinevaid mustreid. See nähtus ilmneb nii valgus- kui ka helilainetes ning on oluline tõend laineiseloomule ning avade, esemete ja materjalide suuruste mõju uurimisel.

Põhjus seisneb Huygens–Fresnel printsiibis: iga punkt tekitab uusi väikseid lainefrontide osi ning servade ja takistuste faasierinevused annavad lisalaiuste koostoime. Lähivõrgus (Fresnel) ja kaugel (Fraunhofer) tingimustes kirjeldatakse nähtust erinevalt ning mustrid võivad olla keerukad sõltuvalt kaugusest ja faasis.

Peamised difraktsiooni mustrid jagunevad ühe ava difraktsiooniks, kahe ava interferentsiks ja difraktsiooniklaaside (grating) mustriteks. Ühe ava puhul I(θ) ∝ (sin β / β)^2, β = (π a sin θ)/λ. Kahe ava puhul I(θ) ∝ cos^2(δ/2), δ = (2π d sin θ)/λ. Gratingi puhul I(θ) ∝ [sin(N γ)/sin γ]^2, γ = (π d sin θ)/λ, kus maksimaalsed koha­mutid tekivad, kui d sin θ = m λ.

Rakendused ja tähendus: diffraktsioon on alus nii optikas kui ka spektroskoopias, võimaldades lahutada spektri komponendid difraktsiooniklaaside ja gratingide abil. X-ray kristallograafia, elektron- ja neutrontäide diffraktsioon annavad materjalide struktuuri kohta täpsed andmed. Diffraktsioon seab samuti eraldusvõime piirid, mida kirjeldatakse Abbe piirina.

Kokkuvõttes on diffraktsioon fundamentaalne nähtus, mis ühendab laineiseloomu ja materjalide struktuuri uurimise.