ЖАРЫҚ ДИФРАКЦИЯСЫ (латынша «дифрактус – сынған») – т а р м а ғ ы — н а д а (көп қолданылатын) – жарық сәуленің мөлдір емес дене нобайын (конту- рын) орап өту құбылысы, сол себепті жарықтың геометриялық көлеңке аймағына енуі; к е ң м а ғ ы н а д а – геометриялық оптика түсініктерін қолдануға жақын жағдайларда жарықтың толқындық қасиеттерінің білінуі. Табиғи жағдайларда жа- рық дифракциясы, әдетте алыста орналасқан жарық көзінен жарықталған зат көлеңкесінің шекарасы жайылып кеткендей бұлыңғырланып байқалады. Кеңістіктік аймақтарда сәуле ағындарының тығыздығы едәуір өзгеретіндіктен жарық дифракциясының көрінісі бір-біріне қарама-қарсы айқын байқалатын болады.
Жарық дифракциясының алғашқы қарапайым мөлшерлік теориясын 1816 жылы француз физигі Огюстен Френель (1788 – 1827) тұжырымдаған, оны екінші
ретті толқындардың интерференциясы ретінде түсіндірген (Гюгенс – Френель принципі). Осы теорияның әдісінің кемшілігі бола тұрса да бағалау, есеп-қисаптарда м а ң ы з ы н ж о й ғ а н жоқ. Экранға түсетін толқындар шебі Ф р е н е л ь з о н а л а р ы н а
1-сурет. Жарықтың саңылаудан және қалқадан пайда болатын дифракциялық сақиналары: сол жақта – дөңгелек саңылаудан өткен кезде пайда болатын (жұп санды зона сиятын саңылауда); оң жақта – дөңгелек қалқадан өткен кезде пайда болатын дифракциялық сақиналар
ажыратылады. Екінші ретті жарық толқындары экранда көрінбейді және бақылау нүктесіндегі жарық өрісі бүкіл үлестердің қосындысымен анықталады. Егер экрандағы саңылау (тесік) толқын ұзындығының жұп саны болатындай ашық қалдырылса, онда д и ф р а к ц и я л ы қ с у р е т т і ң о р т а с ы н д а д ө ң г е л е к к ү ң г і р т д а қ, ал зоналар саны толқын ұзындығының тақ санындай болған кезде әлгі саңылау – д ө ң г е л е к ж а р ы қ д а қ болып көрінеді. Онша көп емес Френель зонасы жауып тұрған э к р а н н ы ң к ө л е ң к е с і н і ң о р т а с ы н д а дөңгелек ж а р ы қ д а қ пайда болады (1-сурет). Бақылау нүктесінде зоналардың жарық жиегіндегі үлесі зоналардың аудандарына пропорционал және зона нөмірі артқанда баяу кемитін болады. Көрші зоналар қарама-қарсы таңбалы үлес қосады, себебі бұлар шығаратын толқындардың фазасы қарама-қарсы болады.
Дифракция пайда болатын денелердің өлшемдері мен Френель зонасының шамаларының арасындағы қатынастарға тәуелді түрде жарық дифракциясы Ф р е н е л ь дифракциясы және Ф р а у н г о ф е р дифракциясы делінген екі түрге ажыратылған. Ф р е н е л ь ә д і с і саңылаудың өлшемі Френель зонасының өлшемімен қарайлас болғанда эффектілі болады. Осы жағдайда саңылаудағы сфералық толқындар бөлшектенетін зоналар саны аз болғанда жарық дифракциясының суретін анықтайды. Егер экрандағы саңылау Френель зонасынан кіші болса (Фраунгофер дифракциясы), бақылаушы және жарық көзі экраннан қашық орналасса, толқын шебінің қисықтығын елемей, оны жазық деп есептеуге болады. Саңылау параллел монохроматты сәуле шоғымен жарықталғанда экранда бірқатар күңгірт
Жарық толқыны заттың шетін (жиегін) орап және жарық жолақтар пайда болады. өткенде дифракция пайда болады. Әдетте бұл Егер жарық саңылау жазықтығына эффект өте әлсіз байқалады. Бірақ, егер жарық перпендикуляр түсетін болса, жолақтар толқынының ұзындығы (көрінетін жарық үшін жуық шамамен 0,000055 см) жарық
жолақ ортасына қатысты симметриялы өтетін саңылаудың өлшемімен қарайлас орналасатын болады (2-сурет). болса, онда дифракция бақыланарлықтай шамада көрінетін болады. Жарық толқындары
Дифракция жарыққа ғана тән емес, саңылаудың шетінен (жиегінен) жарық көзінен басқа да толқындық үрдістерде де шығатындай таралатын болады, оған қоса
экранда жарық және күңгірт жолақтар
байқалады. Механикалық толқындар алмасқан сурет пайда болады.
а – электронның дифракциясы; б – жарық дифракиясы
Жарық дифракциясы нәтижесінде ұзын толқынды сәулелер едәуір, қысқа толқынды сәулелер аз ауытқып бұрылады, яғни күрделі жарық толқындарының ұзындықтары бойынша жіктеледі, яғни дифракциялық спектрлер пайда болады.
Жарық дифракциясы көшеде жанып тұрған үлкен шамға терлеп тұрған терезенің әйнегі арқылы қараған кезде әлгі шамның айналасынан байқалатын әлсіз түсті дөңгелектер – әйнекке шөккен ұсақ су тамшыларынан жарық өткенде пайда болатын жарық сәуленің дифракциясының нәтижесі болады. Аязды күндері Күн дискісінің айналасынан байқалатын ақшыл түсті дөңгелектер жарықтың ауадағы ұсақ мұз кристалдарынан өткенде пайда болатын дифракциясынан туындайды. Тіптен кей кездері электр шамының жарқыраған қылына көзді жұмыңқырап кірпіктер арасынан қараған кезде де байқалатын түрлі түсті жолақтар – кірпік арқылы пайда болатын дифракциялық құбылыс. Кішкене тосқауыл қалқа арқылы өткен жарық сәуледен үлкен экранда пайда болған дифракциялық суреттің дәл ортасында пайда болатын жарық дақ (дөңгелек пішінді) жарық сәуленің жолында кездескен қалқаны орап өтуі нәтижесінде пайда болатынының дәлелі болмақ. Су айдыны бетінде кішкене саңылау арқылы өткен су толқынында дифракциялық құбылыс байқалады. Саңылаудың ені су толқынының ұзындығының жартысына тең болған дифракциялық сурет сызбада көрсетілген. Сонымен дифракция дегеніміз тосқауылдарды толқын ұзындығына қарайлас толқындардың орап өту құбылысы болып табылады.