El patrón de difracción se produce como resultado de la interferencia de ondas de luz secundarias cuando los haces de luz rodean obstáculos o su paso a través de múltiples orificios.
La idea de la naturaleza ondulatoria de la luz (ver Espectro de radiación electromagnética) recibió una seria confirmación; como resultado del descubrimiento y estudio de los fenómenos de interferencia y difracción de la luz a principios del siglo XIX. Tradicional desde la época de Newton y debido a su autoridad indiscutible, la idea de la luz como una corriente de partículas; que durante mucho tiempo ha permanecido inalterada, es la llamada teoría corpuscular de la luz.
Se convirtió en serias dudas tras el descubrimiento de la interferencia. Y pronto la teoría corpuscular fue completamente olvidada durante casi todo un siglo como resultado del descubrimiento y estudio de los fenómenos de difracción; como resultado de lo cual la teoría ondulatoria de la luz se convirtió en una nueva idea ortodoxa e inquebrantable de ella. Solo después de la explicación desde el punto de vista corpuscular del efecto fotoeléctrico y el surgimiento de la mecánica cuántica; los conceptos corpusculares de luz recibieron un segundo nacimiento en el marco del principio de complementariedad.
Los fundamentos del fenómeno de difracción pueden entenderse si recurrimos al principio de Huygens. Según el cual cada punto a lo largo de la trayectoria de propagación de un haz de luz puede considerarse como una nueva fuente independiente de ondas secundarias; y el patrón de difracción adicional resulta ser debido a la interferencia, estas ondas secundarias. Cuando una onda de luz interactúa con un obstáculo, algunas de las ondas secundarias de Huygens se bloquean.
Por ejemplo, cuando una onda de luz cae desde arriba en un ángulo agudo sobre la maquinilla de afeitar; se formarán ondas secundarias de Huygens en el plano superior de la maquinilla de afeitar, pero no en el inferior. Sin embargo, como resultado de la interferencia constructiva, las ondas secundarias seguirán rodeando la maquinilla de afeitar y veremos un haz de luz continuo allí; como si nada se interpusiera en el camino de su propagación. Una ola similar «doblando» un obstáculo se puede observar en el puerto durante una tormenta: barcos anclados detrás de un rompeolas; que al parecer, deberían humedecer completamente las olas, pero «caminar» hacia arriba y hacia abajo debido a las olas secundarias.
Si la fuente de luz y el punto de observación están a una pequeña distancia del obstáculo, los haces de luz inicial y resultante no son paralelos entre sí; y observamos la difracción de Fresnel (difracción en el campo cercano). Si la fuente y el punto de observación están a una distancia considerable del obstáculo (punto de difracción); los haces son prácticamente paralelos y observamos la difracción de Fraunhofer (difracción en la zona lejana). Fraunhofer, por cierto, inventó varios dispositivos ópticos de precisión importantes, incluida una rejilla de difracción. Es un sistema de líneas microscópicas ubicadas a pequeña distancia entre sí, reflejando la luz. Originalmente era una placa de vidrio oscurecido con trazos paralelos cuidadosamente aplicados. Cada uno de esos trazos refleja la luz y puede considerarse una fuente secundaria de ondas Huygens; que interfieren y se amplifican mutuamente en ciertos ángulos después de ser dispersadas por la rejilla.
Desde mediados del siglo XIX, la rejilla de difracción se ha convertido en el instrumento más importante de espectroscopia; con su ayuda, los científicos estudian los espectros de emisión de objetos luminosos y los espectros de absorción de varias sustancias y determinan su composición química a partir de ellos. Uno de los descubrimientos más importantes de Fraunhofer fue la detección de líneas oscuras en el espectro solar. Hoy sabemos que surgen como consecuencia de la absorción de ondas luminosas de cierta longitud por la materia relativamente fría de la corona solar; y gracias a ello podemos juzgar la composición química de nuestra estrella.
