Дифракция

Дифракция первого и второго порядка как интерференция волн, образованных при падении плоской волны на непрозрачный экран с парой щелей. Стрелками показаны линии, проходящие через линии интерференционных максимумов

Дифра́кция во́лн (лат. diffractus — буквально разломанный, переломанный, огибание препятствия волнами) — явление, которое проявляет себя как отклонение от законов геометрической оптики при распространении волн. Она представляет собой универсальное волновое явление и характеризуется одними и теми же законами при наблюдении волновых полей разной природы.

Дифракция неразрывно связана с явлением интерференции. Более того, само явление дифракции зачастую трактуют как случай интерференции ограниченных в пространстве волн (интерференция вторичных волн). Общим свойством всех эффектов дифракции является зависимость степени её проявления от соотношения между длиной волны λ и размером ширины волнового фронта d, либо непрозрачного экрана на пути его распространения, либо неоднородностей структуры самой волны.

Поскольку в большинстве случаев, имеющих практическое значение, это ограничение ширины волнового фронта имеет место всегда, явление дифракции сопровождает любой процесс распространения волн.

Так, именно явлением дифракции задаётся предел разрешающей способности любого оптического прибора, создающего изображение, который невозможно преступить принципиально при заданной ширине спектра излучения, используемого для построения изображения[1].

В ряде случаев, в особенности при изготовлении оптических систем, разрешающая способность ограничивается не дифракцией, а аберрациями, как правило, возрастающими при увеличении диаметра объектива. Отсюда происходит известное фотографам явление увеличения до определённых пределов качества изображения при диафрагмировании объектива.

При распространении излучения в оптически неоднородных средах дифракционные эффекты заметно проявляются при размерах неоднородностей, сравнимых с длиной волны. При размерах неоднородностей, существенно превышающих длину волны (на 3—4 порядка и более), явлением дифракции, как правило, можно пренебречь. В последнем случае распространение волн с высокой степенью точности описывается законами геометрической оптики. С другой стороны, если размер неоднородностей среды сравним с длиной волны, в таком случае дифракция проявляет себя в виде эффекта рассеяния волн.[2]

Изначально явление дифракции трактовалось как огибание волной препятствия, то есть проникновение волны в область геометрической тени. С точки зрения современной науки определение дифракции как огибания светом препятствия признается недостаточным (слишком узким) и не вполне адекватным. Так, с дифракцией связывают весьма широкий круг явлений, возникающих при распространении волн (в случае учёта их пространственного ограничения) в неоднородных средах.

Дифракция волн может проявляться:

  • в преобразовании пространственной структуры волн. В одних случаях такое преобразование можно рассматривать как «огибание» волнами препятствий, в других случаях — как расширение угла распространения волновых пучков или их отклонение в определённом направлении;
  • в разложении волн по их частотному спектру;
  • в преобразовании поляризации волн;
  • в изменении фазовой структуры волн.

Наиболее хорошо изучена дифракция электромагнитных (в частности, оптических) и акустических волн, а также гравитационно-капиллярных волн (волны на поверхности жидкости).

другие языки
العربية: حيود
беларуская: Дыфракцыя
български: Дифракция
বাংলা: অপবর্তন
català: Difracció
čeština: Difrakce
Cymraeg: Diffreithiant
Ελληνικά: Περίθλαση
English: Diffraction
Esperanto: Difrakto
فارسی: پراش
suomi: Diffraktio
français: Diffraction
Gaeilge: Díraonadh
galego: Difracción
עברית: עקיפה
हिन्दी: विवर्तन
hrvatski: Ogib
Kreyòl ayisyen: Difraksyon
magyar: Diffrakció
Հայերեն: Դիֆրակցիա
Bahasa Indonesia: Difraksi
italiano: Diffrazione
日本語: 回折
қазақша: Дифракция
한국어: 회절
Кыргызча: Дифракция
lietuvių: Difrakcija
latviešu: Difrakcija
മലയാളം: വിഭംഗനം
монгол: Дифракц
मराठी: विवर्तन
Nederlands: Diffractie
norsk nynorsk: Diffraksjon
ਪੰਜਾਬੀ: ਵਿਵਰਤਨ
polski: Dyfrakcja
Piemontèis: Difrassion
português: Difração
română: Difracție
sicilianu: Diffrazzioni
srpskohrvatski / српскохрватски: Difrakcija
සිංහල: විවර්තනය
Simple English: Diffraction
slovenčina: Difrakcia
slovenščina: Uklon
chiShona: Bvurunuro
српски / srpski: Дифракција
Basa Sunda: Difraksi
svenska: Diffraktion
తెలుగు: వివర్తనం
Türkçe: Kırınım
українська: Дифракція
oʻzbekcha/ўзбекча: Difraksiya
Tiếng Việt: Nhiễu xạ
中文: 衍射