Diffraktion (Lat. diffraictio, af diffringere, sönderbryta), fys., ljusets böjning. Om parallelt Fig. 1. ljus får falla på en öppning i en ogenomskinlig vägg, komma strålarna att breda ut sig, så att den bild af öppningen, som uppfångas på en skärm, är större än den skulle vara, om strålarna fortplantade sig fullt rätlinigt. På samma sätt är skuggan af en ogenomskinlig kropp, uppställd i ett ljusknippe, som infaller i ett mörkt rum, större än den skulle vara, om ljuset ostördt fortplantades i rätlinig riktning. Det förefaller således, som om ljusstrålarna skulle undergå en böjning vid kanterna af öppningen eller af den skuggifvande kroppen. Förklaringen af detta fenomen hemtas ur vågteorien. Låt ab (se fig. 1) vara en
mångfaldigt förstorad öppning, genom hvilken parallella ljusstrålar infalla i ett mörkt rum. Då, såsom här är fallet, öppningen utgöres af en mycket smal springa, ligga de särskilda punkterna i densamma ungefär lika långt från ljuskällan och måste följaktligen befinna sig i nästan samma svängningstillstånd eller tillsammans bilda delar af samma ljusvåg. Men enligt den s. k. Huyghens' princip (se d. o.) kan hvarje partikel inom en ljusvåg betraktas såsom medelpunkt för ett nytt vågsystem, utsändande strålar i alla riktningar, och strålar utgå således från hvarje punkt i öppningen ab. Punkten c, som ligger på den mot ab vinkelräta midtlinien de, är symmetriskt belägen, så att en stråle genom c på ena sidan om cd motsvaras på andra sidan af en dylik, som tillryggalagt lika lång väg från utgångspunkten och således måste befinna sig i samma fas eller svängningstillstånd samt följaktligen förstärka den förstnämnda strålen. I punkten c måste alltså strålarna parvis understödja hvarandra, så att ett intensivt ljus uppkommer, vare sig att det uppfångas på en skärm, YZ, eller i fokus af en tub. På sidan om c blir förhållandet helt annat. Om t. ex. i punkten n skilnaden mellan de yttersta strålarna, an - bn = aq, är en hel ljusvågs längd, så skilja sig strålarna an och dn med en half våglängd och utsläcka derför hvarandra. Hvarje från en punkt på ad och i riktning mot n utgående stråle upphäfves på samma sätt af en från motsvarande punkt på db utgående. Till följd deraf blir punkten n mörk. Utanför n börjar ljuset åter att framträda och tilltager ända till en punkt m, så belägen, att skilnaden mellan de yttersta strålarna, am -- bm, är tre halfva ljusvågslängder. I punkten n', der skilnaden, an' -- bn', är två hela ljusvågslängder, inträder åter mörker, af samma skäl som vid n, o. s. v. Ljusminima uppstå således i alla punkter, der vägskilnaden mellan de yttersta strålarna är en hel ljusvågslängd eller en mångfald deraf; maxima deremot uppstå emellan minima på de ställen, der den nämnda skilnaden är en udda multipel af en half våglängd. Att dessa maxima måste förete en åt sidorna aftagande intensitet torde kunna inses af hvad som nyss nämnts. I t. ex. punkten m, der skilnaden mellan de yttersta strålarna antogs vara tre halfva våglängder, upphäfva, inom två tredjedelar af strålknippet, strålarna hvarandra parvis, så att Fig. 2. endast den återstående tredjedelen kan verka; i nästa ljusmaximum, med fas-skilnaden fem halfva våglängder, blir den verksamma delen endast en femtedel, o. s. v. (se Fig. 2.) Har öppningen en annan form, uppstå andra figurer. Är den rektangulär, blir naturligtvis bilden en kombination af två sådana som den afbildade, lagda vinkelrätt öfver hvarandra. En rund öppning ger i midten en ljus fläck, omgifven af omvexlande mörka och ljusa koncentriska ringar.
Det ofvan anförda gäller endast under den förutsättningen att det infallande ljuset är homogent, d. v. s. enfärgadt. I annat fall, t. ex. då solljus får genomgå öppningen, kunna strålar med olika våglängd och följaktligen af olika färg icke få sina ljusmaxima i samma punkter. Utom det mellersta maximum blir intet hvitt synligt, liksom icke häller fullständigt mörker kommer att råda i någon punkt. Öfverallt framträda färger (böjningsfärger), och i hvarje punkt är någon viss färg förherskande.
Får ljuset falla in genom flere parallella öppningar i samma skärm, frambringar hvarje öppning för sig böjningsfenomen, på samma sätt som ofvan är beskrifvet under antagande af en enda öppning. Böjningsfigurerna komma att delvis falla öfver hvarandra, och det uppstår samverkan (interferens) af strålar, icke endast från samma, utan ock från olika öppningar. Om öppningarnas antal är mycket stort, såsom då framför tuben eller ögat hålles ett fint galler, kommer fältet att visa sig mörkt, men genomskuret af smala, med öppningarna parallella ljusa linier, som falla olika långt ifrån hvarandra, allt efter det infallande ljusets färg. Användes ofärgadt (icke homogent) ljus, erhålles i midten en skarp hvit linie, på båda sidorna omgifven af mörka fält. Utanför dessa uppkomma på hvardera sidan flere spektra, med den violetta färgen innerst och den röda ytterst. Saknas i det infallande ljuset strålar af någon viss våglängd, måste på motsvarande ställe i böjningsspektrum uppstå en mörk linie. Uti böjningsspektrum finnes alltså ej allenast samma följd af färger som uti det genom brytning i ett prisma alstrade spektrum, utan ock samma följd af mörka linier, de så kallade Frauenhoferska linierna. -- Kännedomen om ljusets böjningsfenomen är af synnerlig vigt, dels för den lysande bekräftelse det lemnat på vibrationsteoriens sanning, dels ock emedan en säker metod derigenom vunnits för bestämmande af ljusets våglängder. Med tillhjelp af fig. 1 inses lätt huru en sådan bestämning är möjlig. Ofvan antogs, att i punkten n skilnaden mellan, an och bn är två halfva våglängder; men denna skilnad, eller linien aq, erhålles ur den lilla triangeln aqb, der sidan ab kan uppmätas, likaså vinkeln abq, som är lika med cdn. Man behöfver således endast, jämte det att man bestämmer springans bredd, uppmäta vinkeln mellan den infallande eller utan böjning fortplantade strålen samt strålen till ett minimum, hvilket som hälst. Denna vinkelmätning sker lättast och säkrast med tillhjelp af teodolit. De mest exakta mätningarna af ljusets våglängder hafva likväl icke skett derigenom att man observerat läget af de genom en enda öppning alstrade maxima och minima af ljus, utan genom motsvarande iakttagelse på de mörka linierna i böjningsspektrum, alstradt vid det sammansatta (ofärgade) ljusets gång genom en mängd parallella, ytterst smala öppningar, tillsammans bildande ett så kalladt gitter (böjningsgitter, böjningsgaller), hvarför spektrum ock brukar benämnas gitterspektrum (böjningsspektrum). Gittret består antingen af parallelt spända trådar eller af linier, uppdragna i guldbeläggning på en glasplatta. -- Tillfällen att få se böjningsfenomen af en eller annan form erbjuda sig lätt, t. ex. om man
genom fanet på en fjäder ser emot ett ljus, om man håller ett stycke tyg med fin väfnad framför en tub, synnerligast då tyget lägges dubbelt, om man med nästan slutna ögonlock, således genom ögonhåren, ser emot en aflägsen, starkt lysande punkt, om man ser mot solen genom spindelväf eller genom en glasskifva, beströdd med s. k. nikt (semen lycopodii). -- Ljusets böjningsfenomen studerades redan under senare hälften af 17:de årh. af Grimaldi. Newton upprepade en del af dennes försök, men lyckades ej uppställa någon förklaring. I början af 1800-talet angaf Thomas Young interferensen mellan strålarna såsom rätta förklaringsgrunden för böjningsfenomenen, och Fresnel utförde teorien. Stor förtjenst om ifrågavarande kapitel af optiken förvärfvade F. M. Schwerd i Speier, genom fullständiga lösningar af alla de figurer, som uppstå vid ljusets gång genom små öppningar af olika form. Hans beräkningar öfverensstämma så noga med observationerna, att vågteorien i sin tillämpning på ljusets böjning kan sägas leda till lika säkra resultat som gravitationsteorien i fråga om himlakropparnas rörelser. L. A. F.
