回折は、波が完全に透明ではない障害物に遭遇したときの波の動作です。この現象は、物体の点による波の拡散によって解釈できます。回折は、物体に遭遇した後、幾何光学の法則に従って波の密度が保存されないという事実によって現れます。
回折は光だけでなく、音、波、中性子、X線（光のような電磁波）、または物質でも観察されます。それは現象の波の性質の兆候です。
明確に強調表示するには、波が遭遇する障害物が、観測者の位置する距離と比較して比較的小さい特徴的なサイズを持っている必要があります。観察者が物体に近づくと、その物体の幾何学的イメージ、つまり通常私たちに現れるものを観察することになります。物質粒子の回折、つまり物体に対して投影された物質粒子の観察により、粒子も波のように振る舞うことを証明することができます (記事「波動粒子の二重性」を参照)。
障害物に対する波の長さが長いほど、この波は回りやすくなり、障害物を包み込みやすくなります。したがって、長波（ヘクトメートルおよびキロメートルの波長）は地表の最も小さな隅まで浸透することができますが、衛星テレビの再送信は受信アンテナが衛星を「見た」場合にのみ可能です。
計算的アプローチに関しては、2 つの方法を使用できます。まず、物体の各基本面がこの面に比例した球面波を放出すると考えられ (ホイヘンス・フレネル原理)、各面の寄与を合計 (または積分) します。次に、回折パターンを完全に説明するために、キルヒホッフの理論を使用します。
干渉の概念は、物体が周期構造 (ネットワーク) を持っているときに完全に適用されます。この場合、オブジェクトは一定の間隔で繰り返される基本セルとして表すことができます。波の結果は、異なるセルによって回折された波の重ね合わせ、つまり干渉です（単位セル自体は、それぞれが波を拡散する点で構成されています）。 CD-ROMに虹色が現れるのはこの現象です。
したがって、この現象にアプローチする際には、単位セル (単一セルによる回折) とセル間 (完全なオブジェクトの回折) の 2 つのレベルの干渉が存在します。
薄い層による回折を考えると、層の 2 つの界面で光の反射が起こります。得られる干渉パターン (たとえば、油の薄層の虹色) は、2 つの界面によって散乱された波の干渉から生じます。
歴史的
歴史的な観点から見ると、回折は 1665 年にグリマルディによって光によって発見されました。これはホイゲンスによって波の挙動として正しく解釈され、その後、ヤングの実験 (ヤング ホール) に従ってフレネルとフラウンホッファーによって研究されました。
歴史的な理由から、そうする理由がないにもかかわらず、私たちは今でも回折と干渉を区別しています。これら 2 つの動作は現象の波の性質に由来しており、お互いなしでは存在しません。 (逆は当てはまりません。振幅分割による干渉の場合、回折なしで干渉が発生します。エアウェッジ、ニュートンリング、ペローファブリー…)
理論的アプローチ
回折の起源は現象の波の性質であり、それに近づくには理論的には波動方程式に戻らなければなりません。回折問題の解の良好な近似は、特定の非常に特殊な条件 (近軸近似、つまり障害物の寸法に比べて比較的長距離での観察) の下ではホイヘンス・フレネル原理によって得られることがわかります。 。この原理は、波面の各点を二次音源とみなすことができ、少し離れたところで観測される波はこれらの点音源間の干渉の結果であるという考えに基づいています。このような物事の見方は、波動方程式の線形性のおかげで可能になります。
フーリエ光学は、近軸近似におけるレンズと開口のシステムを通る光の波動を扱う分野です。計算を簡略化するために、畳み込み積の概念がよく使用されます。
詳細な記事「回折理論」を参照してください。
回折現象の例
流体力学の典型的な例:
- 桟橋を迂回して港に入る波
音響学の典型的な例:
光学における典型的な例:
- 円形の穴による回折（エアリースポット）
- スリット回折
- 2つの穴または2つのスリットによる回折（ヤングホールまたはヤングスリット）
- 光学顕微鏡で見える欠陥のサイズの制限
- 光回折格子
結晶学の典型的な例:
