SỰ NHIỄU XẠ ÁNH SÁNG
Nếu chăm chú nhìn lên một vết sáng xuyên qua một lỗ hẹp, ta có thể nhận thấy rằng ranh giới của nó được bao bọc bởi các dải sáng và tối lần lượt nối nhau. Chúng phát sinh do sự nhiễu xạ ở bờ rìa của lỗ.
Bây giờ ta xét tiết diện một chùm sóng tròn đi ra từ một lỗ có đường kính d. Chia chùm sáng thành nhiều diện tích bé - các nguồn điểm thứ cấp ta sẽ theo dõi hành vi của các sóng đi từ bất kỳ nguồn nào trong chúng vào các điểm không gian khác nhau. Nếu chọn một điểm quan sát gần với trục của chùm, thì các sóng thứ cấp ở điểm đó gần như đồng pha, có nghĩa là khi cộng sóng sẽ lành mạnh lẫn nhau. Tăng dần khoảng cách đến trục thì hiệu số pha giữa các nguồn gần nhất và xa nhất cũng tăng theo và có thể quan sát được một điểm tại đó các sóng là ngược pha, tức là sẽ triệt tiêu nhau. Điểm quan sát càng ở xa trục của chùm, thì càng có nhiều sóng thứ cấp ''không ăn khớp'' như vậy đi tới điểm đó và, sóng tổng cộng càng yếu đi. Tính toán chính xác cho thấy rằng các sóng thứ cấp hoàn toàn triệt nhau khi truyền dưới góc đối với trục của chùm tia sáng (gọi là góc nhiễu xạ), được xác định bởi hệ thức với là bước sóng ánh sáng. Vì vậy chùm sáng từ hình trụ chuyển thành chùm hình nón. Đó là biểu hiện của sự nhiễu xạ. Nếu tiếp tục tăng góc kết quả giao thoa lại trở nên khác không, nhưng phần lớn nhất của năng lượng ánh sáng (tới 90%) chỉ tập trung trong vùng giới hạn bởi góc được xác định ở trên. Khi tính toán độ lớn của nó đối với lỗ đường kính d - 1mm, cho chùm ánh sáng màu xanh lục (bước sóng = 0,55) đi qua chẳng hạn, ta thu được giá trị chỉ bằng độ.
Việc hiểu thực chất hiện tượng nhiễu xạ cho phép tìm ra các phương pháp tính gần đúng cho thiết bị quang học, tách ra những trường hợp riêng quan trọng. Một trong số những trường hợp đó là sự phân bố các vật cản đối với điểm quan sát sao cho khi đó các sóng từ các nguồn thứ cấp đi đến nó dưới các góc khác nhau và vượt qua những quãng đường khác nhau một vài lần bước sóng. Trường hợp đó gọi là nhiễu xạ Fresnel hay nhiễu xạ vùng hẹp khi điềm quan sát gần với vật cản. Trường hợp cách xa nhiều thì có “nhiễu xạ Fraunhofer hay nhiễu xạ vùng xa”, khác biệt với loại nhiễu xạ trên ở chỗ các tia sáng gây giao thoa hầu như song song nhau.
Nhiễu xạ Fraunhofer còn có một đặc tính rất quan trọng. Bởi vì sin của góc nhiễu xạ xấp xỉ bằng nên hiện tượng nhiễu xạ bắt đầu đóng vai trò quan trọng khi kích thước vật cản hay lỗ, khe có cỡ vài bước sóng. Còn khi kích thước ấy quá lớn thì nhiễu xạ sẽ không còn đáng kể nữa, tính chất sóng của ánh sáng có thể bỏ qua và coi như nó được truyền thẳng, phù hợp các định luật quang hình học.
Lý thuyết sóng của nhiễu xạ được ứng dụng rộng rãi trong thực tiễn và bất kỳ thiết bị quang học nào - hiển vi, kính viễn vọng, máy ảnh,... đều có vật kính có vòng ống nhằm hạn chế chùm sáng.
