Buiging - (natuurk.), bij eene golfbeweging* verstaat men onder b. de verschijnselen, veroorzaakt door de afwijking van de rechtlijnige voortplanting dezer beweging, zoodra deze zich niet naar alle zijden ongestoord kan uitbreiden. Bij het licht* b. v. doet zich b. voor, wanneer er zich ondoorzichtige lichamen, resp. lichamen van anderen brekingsindex* dan dien der omgeving, in den weg der lichtstralen bevinden. Zoo wordt binnen de geometrische schaduw* van den scherm nog licht waargenomen, terwijl even buiten de schaduwgrens een aantal lichte en donkere, eventueel gekleurde, strepen zichtbaar zijn. De naam b. is daarvan afkomstig, dat bij deze verschijnselen de lichtstralen schijnbaar gebogen worden.
Voor het eerst wordt door Leonardo da Vinci* van buigingsverschijnselen melding gemaakt, echter was Grimaldi* de eerste, die ze nader onderzocht; later hield Newton* er zich mede bezig. Eene bevredigende verklaring kon eerst gegeven worden door gebruik te maken van de undulatietheorie* van het licht, die door Huyghens* was ingevoerd. Young* heeft hiermede een begin gemaakt, doch eerst aan Fresnel* is het gelukt, eene theorie te geven, die de verschijnselen der b. met zeer groote benadering kon verklaren. Daarbij maakte hij gebruik van het beginsel van Huyghens*. Voorts hebben Fraunhofer*, Schwerd*, Kirchhoff*, Cornu*, Rayleigh*, Rowland* e. a. zich veel met de b. van het licht beziggehouden. — Is de lichtbron (die als een punt moge zijn te beschouwen) op niet te grooten afstand vóór het scherm, waarvan de invloed op de lichtbeweging moet worden nagegaan, gelegen, en wordt deze in een bepaald punt op niet te grooten afstand er achter onderzocht (b. v. met behulp eener loupe*), dan spreekt men van Fresnel’sche buigingsverschijnselen. Bevindt zich daarentegen de lichtbron in het brandpunt* eener lens*, zoodat op het scherm evenwijdige stralen vallen, en neemt men met behulp van een op oneindigen afstand ingestelden verrekijker* (waardoor alle stralen van bepaalde richting in één bepaald punt van het brandvlak* worden vereenigd) achter het scherm waar, dan spreekt men van Fraunhofer’sche buigingsverschijnselen. — Ter verklaring van de eerste klasse van verschijnselen bezigde Fresnel het beginsel van Huyghens. Als voorbeeld kan dienen het geval eener cirkelvormige opening in een ondoorzichtig scherm, waarbij de lichtbron gelegen is op de lijn, in het middelpunt der opening loodrecht op het scherm opgericht. Fresnel beschouwt nu het bolvormige golffront*, dat den randcirkel der opening bevat.
Alle punten hiervan bevinden zich in dezelfde phase* en kunnen volgens het beginsel van Huyghens als nieuwe middelpunten van verstoring worden beschouwd. Teneinde de lichtbeweging in een of ander punt P achter het scherm na te gaan, wordt het door de opening begrensde deel van het golffront zoodanig in zônes verdeeld, dat de afstand van P tot den rand eener zône telkens eene halve golflengte verschilt met dien tot den rand der volgende. De verstoringen, die van de opeenvolgende zônes in P aankomen, zijn dus telkens in tegengestelde phase. Door nu al deze verstoringen te sommeeren, wordt die in P gevonden. Op deze wijze gelukte het, aan te toonen, dat in dit geval, wanneer het invallende licht van ééne kleur is, langs de lijn, gaande door de lichtbron en het middelpunt der opening, achter het scherm maxima en minima der lichtintensiteit met elkaar afwisselen, die omgeven zijn door een stelsel lichte en donkere ringen. Is het invallende licht wit, dan zijn de opeenvolgende ringen van het stelsel verschillend gekleurd. De afmetingen der ringen zijn n.l. afhankelijk van de golflengte* (kleur) van het licht; bij invallend wit licht worden de ringstelsels voor de verschillende kleuren gesuperponeerd, waardoor een stelsel gekleurde ringen wordt verkregen. Op geheel analoge wijze als deze ringstelsels kan het verschijnsel worden verklaard, dat achter een klein rond scherm, waar de lichtbron vóór gelegen is, op de lijn, die de lichtbron met het middelpunt van het scherm verbindt, steeds eene merkbare lichtintensiteit bestaat (die des te kleiner is, naarmate het scherm grooter is), terwijl deze punten van maximale lichtintensiteit omgeven zijn door stelsels donkere en lichte ringen, die bij invallend wit licht, evenals in het vorige geval, gekleurd zijn.
Verder kan met behulp van de beschouwingen van Fresnel worden verklaard, dat binnen de geometrische schaduwgrens van een rechten wand nog licht doordringt, terwijl even buiten deze grens lichte en donkere (resp. geklemde) strepen, evenwijdig aan de schaduwgrens, met elkaar afwisselen. — Hoewel de volgens de methode van Fresnel verkregen theoretische resultaten en de uitkomsten der waarneming der buigingsverschijnselen in het algemeen goed met elkaar overeenstemmen, blijven er echter verschilpunten bestaan, waarvan het voornaamste daarin bestaat, dat de phase* der lichtbeweging door de methode van Fresnel niet juist wordt weergegeven. Nu is het beginsel van Huyghens, zooals het door Fresnel is gebezigd, slechts bij benadering juist. Met behulp van de scherpere formuleering, die Kirchhoff*, uitgaande van de differentiaalvergelijking voor de lichtbeweging, er van gegeven heeft, is eene exactere behandeling van de buigingsverschijnselen mogelijk. Op deze wijze wordt dan ook eene in verreweg de meeste gevallen volkomen bevredigende overeenstemming met de resultaten der waarneming verkregen. — De Fraunhofer’sche b. verschijnselen zijn mathem. veel eenvoudiger te behandelen dan de Fresnel’sche, aangezien bij de eerstgenoemde evenwijdige stralenbundels, dus vlakke golffronten, worden beschouwd. Is de buigende opening rechthoekig, dan bestaat het buiginsbeeld* in het brandvlak van den verrekijker uit eene centrale rechthoekige lichtvlek, omgeven door een groot aantal maxima der lichtintensiteit, gelegen op lijnen, evenwijdig aan de zijden van den rechthoek. Tusschen deze maxima door loopen lijnen — eveneens evenw. aan de zijden van den rechthoek —, waar de lichtintensiteit nul bedraagt. De onderlinge afstanden dezer lijnen zijn des te grooter, naarmate de afmetingen der opening kleiner zijn. De lichtmaxima zijn des te zwakker, naarmate ze verder van af het midden der buigingsfiguur zijn gelegen.
Zijn de afmetingen van den rechthoek onderling zeer verschillend, zoodat de opening spieetvormig is, dan bestaat het buigingsbeeld in hoofdzaak uit lichte en donkere lijnen, evenwijdig aan de richting van de spleet, welker afstand weer des te grooter is, naarmate de spleet smaller is (zie verder omtrent het beeld, verkregen met behulp van een zeer groot aantal gelijke spleten, die op onderling gelijke afstanden zijn gelegen, bij buigingsrooster*). Bij eene cirkelv. opening bestaat het buigingsbeeld uit eene centr. lichte vlek, omgeven door een stelsel donkere en lichte ringen, waarvan de onderl. afstanden des te grooter zijn, naarmate de middellijn der opening kleiner is. Bevinden zich in een scherm een groot aantal gelijk- en gelijkvormige openingen, die op dezelfde wijze georiënteerd, doch overigens op onregelm. wijze over het scherm verspreid zijn, dan heeft het buigingsbeeld hetzelfde aanzien als voor ééne dergel. opening, alleen de lichtintensiteit is grooter, en wel evenredig met het aantal openingen. Eveneens behoudt het buigingsbeeld hetzelfde aanzien, wanneer het scherm wordt weggenomen, en ter plaatse der lichtopeningen schermen van dezelfde gedaante als de openingen worden aangebracht. Ook de lichtintensiteit is in beide gevallen dezelfde, uitgezonderd in het centrum van het buigingsbeeld (d. i. het eigenlijke geometrisch-optische beeld* der lichtbron). Bij de Fraunhofer’sche b. verschijnselen zijn de afmetingen van het b. beeld voor eene bepaalde lichtopeging evenredig met de golflengte van het licht.
Is het invallende licht wit, dan zullen de buigingsbeelden voor de verschillende kleuren naast, resp. over elkaar vallen, waardoor het resulteerende buigingsbeeld gekleurd zal zijn. — Ook bij de methode, waarop door Kirchhoff de b. verschijnselen zijn behandeld, worden nog enkele verwaarloozingen begaan. Volkomen streng is het probleem voor enkele gevallen opgelost door Sommerfeld*, door uitsluitend van de differentiaalvergelijking voor de lichtbeweging gebruik te maken. Op dezelfde wijze is ook de invloed van kleine bolvormige lichamen op de lichtbeweging onderzocht. (Zie LICHTVERSTROOIING). — Ook voor warmtestralen* en voor electrische golven* van veel grooter golflengte dan die van het licht zijn de b. verschijnselen, zoowel experimenteel, als theoret. onderzocht. Ten slotte zijn de b. verschijnselen ook bij geluidsgolven* waargenomen. Feitelijk leert ons reeds de omstandigheid, dat we een geluid kunnen waarnemen, wanneer er zich tusschen de geluidsbron en ons oor eene hindernis bevindt (b. v. een huis) het bestaan van B. bij de voortplanting van het geluid. Wanneer de „geluidsstralen” zich volkomen rechtlijnig voortplanten, zouden we nooit geluid „om een hoek” kunnen waarnemen.
