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绕射是波在遇到障碍物或通过狭缝时发生弯曲和扩散的现象。当波通过狭缝或遇到障碍物边缘时，不会像几何光学预测的那样形成清晰的阴影，而是会向各个方向传播。这种现象是波动性的重要证据。在这个示意图中，我们可以看到光波通过狭缝后发生绕射，在观察屏上形成明暗相间的条纹图样，而不是单一的亮区。
单缝绕射实验是研究光的波动性的经典实验。实验中，我们使用激光器作为单色相干光源，让光束通过一个宽度接近光波长的单缝。当光通过狭缝后，会发生绕射现象，在放置于缝后一定距离的观察屏上形成明暗相间的条纹图样。中央是最亮的主极大，两侧对称分布着次级极大和极小。这种衍射图样可以用单缝绕射公式来描述，其中光强分布与狭缝宽度、光波长和观察距离有关。
双缝干涉实验是托马斯·杨在1801年设计的经典实验，它有力地证明了光的波动性。在实验中，单色相干光源（如激光器）发出的光束通过两条平行的狭缝。由于光的波动性，从两个狭缝发出的光波会相互干涉。当两束光波的波峰与波峰、波谷与波谷相遇时，它们会发生相长干涉，形成明亮的条纹；当波峰与波谷相遇时，会发生相消干涉，形成暗条纹。在观察屏上，我们可以看到明暗相间的干涉条纹。条纹的间距与狭缝间距和光的波长有关，可以用干涉公式来计算。这个实验直接证明了光具有波动性，是物理学史上的重要里程碑。
衍射光栅是由大量等间距平行狭缝组成的光学元件。当光通过光栅时，由于每个狭缝都会产生绕射，这些绕射光束会相互干涉，形成特定方向上的强度极大。与单缝或双缝不同，光栅能产生更锐利、更明亮的衍射图样。光栅的一个重要特性是能将不同波长的光分离开来。当白光通过光栅时，不同波长（颜色）的光会被衍射到不同角度，形成彩色光谱。这一特性使光栅成为光谱仪的核心元件，广泛应用于光谱分析和波长测量。光栅方程d·sinθ = m·λ描述了光栅衍射的规律，其中d是光栅常数（相邻狭缝间距），θ是衍射角，m是衍射级次，λ是光的波长。
绕射现象在科学和技术领域有广泛的应用。在光谱分析中，衍射光栅用于分离不同波长的光，帮助科学家分析物质的组成。X射线晶体学利用X射线的绕射图样来研究晶体结构，这一技术对于DNA双螺旋结构的发现至关重要。绕射还决定了光学仪器的分辨率极限，根据瑞利判据，两点能被分辨的最小距离与光波长和孔径有关。全息摄影技术利用光的干涉和绕射原理记录并重建三维图像。在光纤通信中，光的绕射特性影响着信号的传输。此外，电子绕射实验证明了物质波的存在，是量子力学的重要基础。这些应用展示了绕射现象在现代科学和技术中的重要地位。