Diffraktálás

Diffraktálás, vagy diffrakció, a hullámok olyan jelensége, amely akkor lép fel, amikor a hullám akadályba ütközik vagy egy szűk nyíláson halad át. Ilyenkor a hullámfrontok megdőlnek, a terjedés iránya megváltozik, és gyakran interferenciás mintázat alakul ki. A diffraktálás megfigyelhető fényben, hangban és vízhullámokban egyaránt, és alapja a hullámjelenségek leírásának általános elve: a közvetítő térben a hullámok összegződése hozza létre a megfigyelt mintázatot.

Elméleti háttérként gyakran a Huygens–Fresnel-elvet használják, amely szerint minden pont a hullámtengelyen végigterjedő hullámforrásként viselkedik, és a kibocsátott hullámok összegzése adja a diffraktált képet. A diffraktációt általában két nagy kategóriába szokás sorolni: Fresnel-diffraktálás (közelben) és Fraunhofer-diffraktálás (távolban). Matematikailag a sík vagy térbeli apertúra (nyílás) függvényének Fourier-transzformációja írja le az intenzitás eloszlását a diffraktált képen.

Gyakori konfigurációk közé tartozik a nyílás nélküli egysíkú rés, a kettős rés és a körkörös apertúra. Egynemű résnél az intenzitás I(θ) közelítően I(θ) ∝ (sin β / β)^2, β = π a sin θ / λ; kettős résnél I(θ) ∝ cos^2(δ) (sin β / β)^2, δ = π d sin θ / λ. Körkörös nyílásból származó diffrakció az Airy-felhő középponti maximumait hozza létre.

Felhasználások és jelentőségük szélesek: a diffraktálás meghatározza optikai rendszerek felbontását, a diffrakciós rácsok működését, a spektroszkópiát és a mikroszkópos képfeldolgozást, valamint befolyásolja antenna- és kommunikációs rendszerek teljesítményét.