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O Fenômeno da Difração
Difração ocorre quando uma onda encontra uma série de obstáculos regularmente espaçados, que
(1) são capazes de espalhara onda, e (2) têm espaçamentos que são comparáveis em magnitude ao
comprimento de onda. Além disso, difração é uma conseqüência de correlações fásicas específicas
que são estabelecidas entre 2 ou mais ondas que foram espalhadas pelos obstáculos.
Considere ondas 1 e 2 na Figura 3.17a, que têm o mesmo comprimento de onda (λ) e
estão em fase no ponto O-O'. Suponhamos agora que ambas as ondas são espalhadas numa tal
maneira que elas trafeguem diferentes caminhos. A correlação de fase entre as ondas espalhadas,
que dependerão da diferença no comprimento do passo, é importante. Uma possibilidade resulta
quando esta diferença de comprimento de passo é um número inteiro de comprimentos de onda.
Como notado na Figura 3.17a, estas ondas espalhadas (agora denominadas "1" e "2") ainda estão
em fase. Diz-se que elas reforçam-se mutuamente (ou construtivamente interferirem-se
mutuamente); e quando amplitudes são somadas resulta a onda mostrada no lado direito da figura.
Esta é uma manifestação de difração e nós referimos a um feixe difratado como um composto de
um grande número de ondas espalhadas que mutuamente se reforçam.
Figura 3.17 (a) Demonstração de como 2 ondas (denominadas 1 e 2) que têm o mesmo
comprimento de onda λ e que remanescem em fase após o espalhamento (ondas 1' e 2') se
intereferem de modo mutuamente construtivo. As amplitudes das ondas espalhadas se somam na
onda resultante. (b) Demonstração de como 2 ondas (denominadas 3 e 4) que tem o mesmo
comprimento de onda e que se tornam fora de fase após o evento de espalhamento (ondas 3' e 4')
interferem-se mutuamente de modo destrutivo. As amplitudes das 2 ondas espalhadas se cancelam
mutuamente.
São possíveis outras correlações de fase entre ondas espalhadas que não conduzirão a
este reforço mútuo. O outro extremo é aquele demonstrado na Figura 3.17b, onde a diferença de
comprimento de passo após o espalhamento é algum número inteiro de meio comprimentos de
onda. As ondas espalhadas estão fora de fase - isto é, amplitudes correspondentes se cancelam ou
se anulam entre si, ou se interferem destrutivamente (isto é, a onda resultante tem amplitude zero),
como indicado no lado extremamente direito da figura..Naturalmente, existem correlações de fase
intermediárias entre estas 2 correlações extremas, resultando em reforço parcial apenas.
Figura 3.18 - Difração de raios-X por planos de átomos (A-A' e B-B').
Difração de Raio-X e Lei de Bragg
Raios-X são uma forma de radiação eletromagnética que possui altas energias e pequenos
comprimentos de onda - comprimentos de onda da ordem de grandeza do espaçamento atômicos
para sólidos. Quando um feixe de raios-X impingem num material sólido, uma porção deste feixe
será espalhado em todas as direções pelos elétrons associados com cada átomo ou íon que fica no
caminho do feixe. Examinemos agora as condições necessárias para a difração de raios-X por um
arranjo periódico de átomos.
Considere-se os 2 planos paralelos de átomos A-A' e B-B' na Figura 3.18, que possuem