strålediffraktion

Stråldiffraktion är ett fenomen där vågor av strålning böjs och interfererar när de passerar genom öppningar eller möter hinder vars dimensioner är jämförbara med våglängden. Resultatet är ett diffraktionsmönster med regioner av förstärkt och försvagad intensitet som kan observeras i ljus, röntgen, elektroner och neutroner.

Principen grundar sig i interferens via superposition av vågfrontens olika vägvägar. När vägskillnaderna mellan två eller flera vägar är hela antalet våglängder uppstår konstruktiv interferens, och när de skiljer sig från våglängden uppstår destruktiv interferens. I kristaller uppkommer regelbundna diffraktionsmönster från vågor som scattrar mot kristallplan, något som beskrives av Bragg-lagen: nλ = 2d sinθ, där d är avståndet mellan kristallplanen och θ vinkeln mellan strålen och planen. För diffraktion som involverar flera planer används även olika grating-liknande villkor: mλ = d sinθ.

Vanliga tillämpningar omfattar X-ray diffraction (XRD), elektron- och neutron-diffraktion samt diffraktion i optik med diffraktionsgitter. Olika typer av strålning används beroende på frågeställningen: röntgenstrålar med våglängder i nanometer-skalan, elektroner med kortare De Broglie-våglängder som beror på energi, och neutroner runt tiotals till hundra ångström.

Historisk bakgrund: 1912 visade Max von Laue att röntgenstrålar diffrakteras av kristaller, vilket blev grunden för vågteorins tillämpningar. År 1913 utvecklade Bragg och Bragg Bragg-lagen, som kuraterade röntgendiffraktion som en metod för att bestämma kristallstrukturer.