diffraktiossa

Diffraktio on aaltoliikkeen taipumista ja hajaantumista esteen, aukon tai rakenteen vaikutuksesta. Ilmiö todistaa aallon luonteen ja sitä esiintyy sekä valo- että ääniaaltojen sekä elektroniaaltojen tapauksissa. Diffraktiota tutkitaan sekä perusilmiönä että sovelluksena monilla tieteenaloilla, kuten optiikassa, radiotekniikassa ja materiaalitieteessä.

Teoreettisesti diffraktio perustuu Huygens–Fresnelin periaatteeseen. Keskeisiä malleja ovat Fresnelin diffraktio, joka kuvaa lähietäisyydellä tapahtuvaa taivuttumista, sekä Fraunhoferin diffraktio, joka koskee kaukaisempaa tarkastelua ja tuottaa selkeämpiä kuvioita. Näiden mallien avulla voidaan kuvata, miten rajapinta muuttaa aallonpaineen jakautumisen ja millaisia kuviomuotoja syntyy eri tilanteissa.

Kuvio muodostuu, kun aalto kohtaa esteen tai aukon. Yksittäisen aukon diffraktio tuottaa kirkkaan keskimmäisen maksimin ympärille muodostuvia maksimeja ja minimeja sekä muita rakenteita. Kaksoislähteistä peräisin oleva interferenssi puolestaan tuottaa säännöllisiä kuvioita, joissa kuvion yksityiskohdat riippuvat aukkojen koosta, aallonpituudesta sekä havainnon suunnasta.

Sovelluksia ovat esimerkiksi röntgen-diffraktio kiteiden rakenteen selvittämiseksi, elektronidiffraktio atomien ja molekyylien tutkimiseen sekä diffraktiotekniikat optiikassa ja signaalinkäsittelyssä. Diffraktio liittyy läheisesti kvanttimekaniikkaan, jossa aalto-kvanti-dualismi selittää hiukkasten käyttäytymisen pienissä mittasuhteissa.