diffractie

Diffractie is het verschijnsel waarbij golven rondom obstakels buigen en zich verspreiden, waardoor delen van de golf ook achter het obstakel of langs de randen zichtbaar worden en interferentiepatronen ontstaan. Het is een kenmerk van golfgedrag en treedt op bij licht, geluid en deeltjes die zich als golven gedragen.

Het ontstaan van diffractie ligt in de golfkarakter van materie en in het principe dat elk punt van een golf als een bron van nieuwe golven fungeert (Huygens-Fresnel). Hierdoor kunnen golven zich langs randen vullen en met elkaar interfereren, wat helder zichtbaar is in patronen van maxima en minima.

Historisch gezien werd diffractie bestudeerd door Grimaldi, Young, Fresnel en Fraunhofer. Moderne theorieën onderscheiden nabije-veld (Fresnel-) en verre-veld (Fraunhofer-) diffractie. Praktische voorbeelden zijn diffractie door een enkele spleet, door twee spleten en door diffractiegratings. Voor kristallijne materialen levert röntgendiffractie informatie over de kristalstructuur, en bij elektronen laat elektrondiffractie de atoomvolgorde zien.

Wiskundig kan diffractie worden beschreven met golffuncties en de diffractie-integral. In het Fraunhofer-gebied komt de intensiteit vaak neer op de Fourier-transform van de openingsfunctie, wat leidt tot karakteristieke sin(x)/x-patronen bij eenvoudige geometrieën.

Toepassingen zijn onder meer diffractiegratings en spectrometers in de optiek, beeldvorming met diffractie-energie en röntgendiffractie voor materiaalanalyse. Diffractie illustreert bovendien de golfkarakter van materie: deeltjes zoals elektronen vertonen diffractie volgens de de Broglie-golflengte.

Samenvattend is diffractie een fundamenteel golfverschijnsel dat de verspreiding en interferentie van golven rondom objecten beschrijft.