Дисперсія світла

Дисперсія світла — залежність показника заломлення (або діелектричної проникності) середовища від частоти світла. Внаслідок зміни показника заломлення змінюється також довжина хвилі.

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

,

Завдяки дисперсії біле світло можна розкласти в спектр за допомогою призми

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

Відношення

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

називають фазовою швидкістю.

Нормальна й аномальна дисперсії

Здебільшого показник заломлення зростає зі збільшенням частоти. Таке зростання називають нормальною дисперсією. При нормальній дисперсії червоне світло заломлюється слабше, ніж блакитне.

Аномальна дисперсія — зменшення показника заломлення зі збільшенням частоти — спостерігається на частотах, що близькі до смуг інтенсивного поглинання.

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.

Властивості та прояви

Одним з наочних проявів дисперсії є розкладання білого світла при проходженні його крізь призму (дослід Ньютона). Різниця фазових швидкостей для променів із різною довжиною хвилі при поширенні в прозорому оптичному середовищі зумовлює дисперсію (у вакуумі швидкість світла завжди однакова, незалежно від довжини хвилі випромінювання).

Дисперсія світла дозволила вперше впевнено довести той факт, що біле світло складається з світла інших довжин хвиль.

Явище дисперсії можна спостерігати при заломленні сонячного світла у краплях води, які утворюються в атмосфері. Воно супроводжується розкладом на кольорові промені. Цим пояснюється утворення веселки.

Дисперсією світла пояснюється і хроматична аберація — недолік лінзи, пов'язаний з тим, що зображення предмета має кольорові краї. Це пояснюється тим, що фокусна відстань лінзи для променів різних кольорів є різною.

Див. також

Дисперсія хвилі

Література

Романюк М. О., Крочук А. С., Пашук І. П. Оптика. — Л. : ЛНУ ім. Івана Франка, 2012. — 564 с.
Електронна поляризовність фероїків: монографія / В. Й. Стадник, М. О. Романюк, Р. С. Брезвін; Львів. нац. ун-т ім. І. Франка. — Львів: ЛНУ ім. І. Франка, 2014. — 305 c. — Бібліогр.: с. 287—305.
В. Левін, В. Гольдштейн Проста фізика. Від атомного ядра до межі Всесвіту. — К. : Наш формат, 2020. — 296 с.

Посилання

Дисперсія світла // Універсальний словник-енциклопедія. — 4-те вид. — К. : Тека, 2006.

This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.