Treść rozdziału
Wstęp
Wyobraźmy sobie monochromatyczną wiązkę światła przechodzącą przez wąski otwór – szczelinę tylko nieco większą niż długość fali światła. Zamiast prostego cienia szczeliny na ekranie widać, że pojawia się obraz interferencyjny, mimo że szczelina jest tylko jedna.
W rozdziale dotyczącym interferencji widzieliśmy, że aby uzyskać interferencję, potrzebne są dwa źródła. Jak więc może powstać obraz interferencyjny, gdy mamy tylko jedną szczelinę? W rozdziale Natura światła dowiedzieliśmy się, że w związku z zasadą Huygensa możemy wyobrazić sobie czoło fali jako równoważne nieskończenie wielu punktowym źródłom fal. Tak więc fala wysyłana ze szczeliny nie może zachowywać się jak pojedyncza fala, ale jak nieskończona liczba fal ze źródeł punktowych. Fale te mogą interferować ze sobą, tworząc obraz interferencyjny przy braku drugiej szczeliny. Zjawisko to nazywa się dyfrakcją.
Innym sposobem zrozumienia tego zjawiska jest uzmysłowienie sobie, że szczelina ma małą, ale skończoną szerokość. W poprzednim rozdziale nieformalnie traktowaliśmy szczeliny jako obiekty mające położenie, lecz pozbawione rozmiaru (o rozmiarze równym zero); szerokości tych szczelin były pomijalne. Gdy szczeliny mają skończone szerokości, każdy punkt wzdłuż otworu może być traktowany jako punktowe źródło światła – fundament zasady Huygensa. Ponieważ w świecie rzeczywistym przyrządy optyczne muszą mieć otwory skończonych rozmiarów (w przeciwnym razie nie mogłoby przechodzić przez nie światło), dyfrakcja odgrywa ważną rolę w sposobie interpretowania danych wyjściowych pochodzących z tych instrumentów optycznych. Nakłada na przykład ograniczenia na naszą zdolność do rozróżniania obrazów lub obiektów. Jest to zagadnienie, o którym będziemy się uczyć w dalszej części tego rozdziału.