Diffraktsioonil

Diffraktsioon on laine nähtus, mille puhul laine levik ei ole piiratud vaid sirgjoonelise edasiliikumisega, vaid lõikub ümber takistuste või avade ning tekib edasi levimisel karakteristlik muster. Diffraktsioon kehtib nii valgusele kui helilainetele ning ka ainelainele, näiteks elektronidele.

Ajalugu ja teooria. Grimaldi 17. sajandil kirjeldas diffraktsiooni valguse hajumist avade ja takistuste ümber. 19. sajandi algul tegi Thomas Young interferentskatseid, mis kinnitas lainekujundust, ning Augustin-Jean Fresnel arendas Huygens–Fresneli printsiibil põhineva teooria. Tänapäeval kirjeldatakse diffraktsiooni laineprotsessina ja Fourier'’i käsitlustena ning see on aluseks paljude optiliste ning materjalide struktuuri uurimise meetoditele.

Peamised tüübid ja valemid. Diffraktsioon jaguneb peamiselt ühe ava diffraktsiooniks, kahe avause diffraktsiooniks ja diffraktsiooniks võredel. Fraunhoferi (kaugel olevad) ja Fresneli (lähedal) diffraktsioon on kaks peamist vaatenurka. Ühe ava puhul I(θ) = I0 (sin β / β)^2, kus β = π a sin θ / λ; a on ava laius ja λ lainepikkus. Kahe avause korral I(θ) = I0 cos^2(π d sin θ / λ) (sin β / β)^2, d on ava vahe. Võre korral I(θ) ∝ (sin Nβ / sin β)^2, kus N on avade arv.

Rakendused ja tähtsus. Diffraktsioon määrab optiliste süsteemide lahutuse piirid (Rayleighi kriteerium) ning on keskne meetod kristallide ja materjalide struktuuri uurimisel X- ja electron-diffraktsiooni abil. Lisaks kasutatakse seda spektroskoopias, mikroskoopias ja materjaliteadustes laialdaselt.