Дисперсія світла

Завдяки дисперсії біле світло можна розкласти в спектр за допомогою призми

Дисперсія світла — залежність показника заломлення (або діелектричної проникності) середовища від частоти світла.

$k(\omega )={\frac {2\pi }{\lambda (\omega )}}=n(\omega ){\frac {\omega }{c}}$,

де $k(\omega )$ - хвильове число, $\lambda (\omega )$ - довжина хвилі, $n(\omega )$ - показник заломлення, $\omega$ - циклічна частота, c - швидкість світла.

Відношення

$v_{ph}={\frac {\omega }{k}}={\frac {c}{n}}$

називають фазовою швидкістю.

Нормальна та аномальна дисперсії

Здебільшого показник заломлення зростає при збільшенні частоти. Це зростання називають нормальною дисперсією. Аномальна дисперсія — зменшення показника заломлення при збільшенні частоти — виникає в спектральних областях, близьких до частот інтенсивного поглинання.

При нормальній дисперсії червоне світло заломлюється слабше, ніж блакитне.

Фізична природа явища

Середовище реагує на зміну зовнішнього електричного поля зміною наведеної в ньому поляризації. Поляризація виникає завдяки зміщенню зв'язаних зарядів, наприклад, зміщенню електронів відносно ядер атомів. Процеси зміщення не відбуваються миттєво, а вимагають певного часу. Крім того, зміщення можуть бути різними за величиною, й ставати особливо значними тоді, коли частота зміни зовнішнього поля потрапляє в резонанс із коливаннями, характерними для системи.

Коли електричне поле світлової хвилі, яка розповсюджується в середовищі, змінюється повільно, середовище встигає повністю відреагувати на зміну поля. Якщо ж електричне поле змінюється дуже швидко, електрони не встигають відслідковувати його зміни. Цим пояснюються різні значення показника заломлення при різних частотах електромагнітних хвиль.