2.14  DIFRAKCE

Difrakcí se nazývá jev, pozorovaný při šíření záření vlnového charakteru v prostředí s ostře ohraničenými nehomogenitami. Jedná se vlastně o ohyb záření na hranách překážek a pronikání záření i do oblasti geometrického stínu. Odkloněné paprsky mohou navzájem či s paprsky neodkloněnými interferovat. Difrakce ve svazku rovnoběžných paprsků se nazývá Fraunhoferova difrakce, v ostatních případech jde o Fresnelovu difrakci.

Difrakce na mřížce

Dopadá-li rovinná vlna záření u₁ o vlnové délce l na periodickou mřížku s roztečí štěrbin d, viz obr. 2-19, část záření se šíří v původním směru a část vlny u₂ se ohýbá. Hrany mřížky lze přitom považovat za sekundární bodové zdroje záření, od kterých se šíří paprsky do všech směrů. Je-li dráhový rozdíl paprsků od okrajů štěrbiny roven celistvému násobku vlnových délek, dojde v daném směru k zesílení záření a platí

kde k je celé číslo. Vzdálenosti BC a CD si lze vyjádřit pomocí rozteče mřížky d a úhlu dopadu záření a₁ a úhlu ohybu záření a₂

(2-27)

a po dosazení těchto vzdáleností do rovnice (2-26) dostaneme pro rozteč mřížky d vztah

Je třeba poznamenat, že pro k = 1 je vzorec (2-28) stejný, jako vzorec (2-25) pro interferenci. Při difrakci záření na sinusové mřížce může nabývat veličina k pouze hodnoty k = ±1.

Obr. 2-19 Difrakce na mřížce

Vztah (2-28) lze např. využít pro stanovení rozteče d hustých mřížek, a to ze známého difrakčního obrazce, viz obr. 2-20. V daném případě je úhel dopadu úzkého svazku paprsků a₁ nulový a úhel a₂ lze pro k = 1 určit ze vzdálenosti zkoumané mřížky od stínítka L a ze vzdálenosti rozteče a mezi centrální stopou (původního svazku) a sousední stopou na stínítku, a to dle vztahu (2-28). Je třeba poznamenat, že intenzita jednotlivých stop záření směrem od středu postupně klesá. Rovněž je zřejmé, že při použití málo koherentního záření se mohou stopy spojovat až do stádia čáry, která se směrem k okrajům zužuje a ztrácí na intenzitě. Při interakci úzkého svazku paprsků se sinusovou mřížkou budou na stínítku pouze tři body.

Obr. 2-20 Difrakce úzkého koherentního svazku paprsků na mřížce

Difrakce na hraně

Šíří-li se záření o vlnové délce l kolem hrany, viz obr. 2-21, dochází k interferenci mezi paprsky původního svazku a paprsky ohýbajícími se na hraně. V případě, že dráhový rozdíl těchto paprsků je roven celistvému násobku vlnových délek, dojde na stínítku v jisté vzdálenosti a od hrany objektu k zesílení záření. Je-li vzdálenost stínítka od objektu L, pak pro difrakci na hraně platí vztah

Ukázka difrakčního jevu na hraně pozorovaná na stínítku je uvedena v pravé části obr. 2-21.

Obr. 2-21 Difrakce na hraně

Pozn.:  Difrakční jev bývá výrazný na nezaostřených hranách objektů osvětlených koherentním zářením a může případně i zkreslovat obraz sledovaného (žádaného) interferenčního pole v blízkosti hrany.