Dyfrakcja

Dyfrakcja to zjawisko uginania i rozpraszania fal w wyniku napotkania przeszkód lub przejścia przez wąskie szczeliny, co prowadzi do interferencji i powstawania charakterystycznych wzorów natężenia w polu falowym. Zjawisko dotyczy fal różnych rodzajów: światła, dźwięku, fal wodnych, a także fal cząstek w mechanice kwantowej (np. elektronów).

Mechanicznie dyfrakcja tłumaczona jest zasadą Huygensa-Fresnela: każdy punkt falowy działa jako źródło wtórnych fal, które łączą się i tworzą obserwowany obraz rozchodzenia fal po przejściu przez przeszkodę lub szczelinę. W pobliżu źródeł i przeszkód obserwujemy zjawisko Fresnela (near-field), a w dużych odległościach – dyfrakcję Fraunhofera (far-field), która często prowadzi do prostych wzorów interferencyjnych.

Najważniejsze typy i przykłady to dyfrakcja pojedynczej szczeliny, dyfrakcja podwójnej szczeliny oraz dyfrakcja na siatce dyfrakcyjnej. Dla pojedynczej szczeliny o szerokości a natężenie I(θ) ma przybliżenie I(θ) ∝ [sin(β)/β]^2, gdzie β = (π a sin θ)/λ. Dla dwóch szczelin o rozstawie d, I(θ) ∝ cos^2(π d sin θ/λ) [sin(β)/β]^2, co łączy efekt interferencji z dyfrakcją szczelinową. Wzorce dyfrakje występują także w optyce kulistej, mikroskopii, w interferometrii oraz w krystalografii rentgenowskiej; ich analiza ogranicza rozdzielczość systemów optycznych.

Dyfrakcja odgrywa kluczową rolę w zrozumieniu natury światła i fal materii, a także w praktycznych zastosowaniach, od projektowania aparatów optycznych po techniki obrazowania i analizę struktur krystalicznych.