diffraktsioonis

Diffraktsioon on lainete käitumise nähtus, mille käigus lained käänduvad või levivad ümber takistuse ning läbivad kitsaid avasid, moodustades mustrid, mida ei saa seletada pelgalt sirgjoonelise teekonna kaudu. See on iseloomulik kõigi lainetüüpide jaoks, sealhulgas valgusele, helilainetele ja aine elektronlainele. Diffraktsioon tuleneb interferentsist: erinevad teekonnad kohtuvad ja tekitavad tugevamaid või nõrgemaid piirkondi.

Valguse diffraktsioon ilmneb eriti siis, kui ava või takistus on võrreldav lainepikkusega. Peamised mustrid tekivad ühe ava või kahe ava korral, ning neid saab kirjeldada ka diffraktsiooniga seotud aparaadi abil. Matemaatiliselt on Fraunhofer’i diffraktsioonil ühe ava korral I(θ) ∝ (sin α / α)^2, kus α = π a sin θ / λ ja a on ava laius. Kahe ava diffraktsioonil on I(θ) ∝ cos^2(β) (sin α / α)^2, β = π d sin θ / λ ning d on ava keskeste vahe. Diffraktsioonigradeerijad tekitavad maksimaalseid laineid, mille tingimuseks on d sin θ = mλ (m ∈ Z).

Ajalugu ühendab Youngi katseid valguse lainekujundite tõestamiseks 1800ndate alguses, mida jätkasid Fresnel ja Fraunhofer. Diffraktsioonil põhinevad mõisted on olulised optiliste instrumentide lahutusvõime hindamisel ning neid rakendatakse laialdaselt spektroskoopias, X-ray ja elektronide diffraktsioonis kristallide struktuuri uurimisel. Diffraktsioon illustreerib laiemalt, et lained ei käitu lihtsalt läbi, vaid võivad ka interfereerida ja luua kompleksseid muster.