diffraksjon

Diffraksjon er eit bølgjefenomen, og ein bruker gjerne ein tenkjemåte som stammar frå Huygens og Fresnel, når ein skal finne ut korleis bølgjer utviklar seg etter å ha blitt avgrensa av kantar eller spalter. Resonnementet er som følgjer: Når lys passerer ei spalteopning, kan ein tenkje at kvart punkt på ein bølgjefront kan oppfattast som kjelde til ei halvsirkelforma bølgje (elementærbølgje), med sentrum i punktet. Til saman vil alle dei ytste elementærbølgjene med eit heilt antal bølgjelengder danne bølgjefrontar, ei betraktning som blir kalla Huygens prinsipp (sjå figur).

Dersom ein er langt frå spalta, og spalta er fleire gonger så vid som bølgjelengda, blir elementærbølgjene kombinerte på ein litt annan måte. Set ein inn ein skjerm eller ei fotografisk plate i lysvegen, kan ein finne lyse og mørkare område (sjå figur).

Eit anna døme er diffraksjon når lys passerer gjennom eit sirkulært hòl (sjå figur). Ein ser at det blir danna eit mønster av ei sentral lysande skive med konsentriske mørke og lyse ringar omkring. Den sentrale skiva blir kalla airyskiva etter den britiske astronomen George B. Airy, som studerte dette fenomenet. Vinkelutstrekkinga av airyskiva aukar med aukande bølgjelengd og blir mindre når diameteren til hòlet aukar.

Diffraksjon gjennom ei sirkulær opning har betydning for teleskop. Sjølv om ein ikkje skyggjer for lysbunten på same måte her som for eit sirkulært hòl, har lysbunten også ei klar «kantsone» inn mot brennpunktet etter å ha passert linsa (sjå figur). Ser ein på ei fjern stjerne, vil ho i teleskopet sjå ut som ei airyskive med svake ringar omkring. Diffraksjon set derfor ei avgrensing for oppløysingsevna til eit teleskop. To stjerner som ligg nær kvarandre i synsretning, vil i små teleskop berre sjå ut som ei relativt stor airyskive. Airyskiva blir mindre, det vil seie oppløysinga blir betre, jo større den effektive linsediameteren er. Dei beste teleskopa har derfor stor effektiv diameter på linsa eller spegelen; dette gir best oppløysing og samlar meir lys, slik at ein kan observere svake objekt.

Dei fleste objektiv er skarpast i området mellom f/4 og f/8. Ved fotografering endrar ein den effektive linsediameteren ved hjelp av blendaropninga. Stor blendaropning har den fordelen at skarpleiken blir størst mogleg og meir lys blir sleppt inn på biletbrikka, men samtidig blir djupneskarpleiken dårleg. Særleg ved makrofotografering, der nedblending gjerne er nødvendig på grunn av svært liten djupneskarpleik ved stor blendar, kan diffraksjon gi uskarpe bilete. Eit alternativ til nedblending er fokusstabling.

Også i auget er oppløysinga delvis avgrensa av diffraksjon. Opninga til pupillen er typisk seks millimeter eller mindre under daglege gjeremål. Det set ei avgrensing på kor liten vinkelavstand mellom to detaljar i synsbiletet ein kan halde åtskilde.