დისპერსია არის ფენომენი, რომელიც უკავშირდება სინათლის გარდატეხს. მიუხედავად იმისა, რომ ეს შეიძლება მოხდეს ნებისმიერი ტიპის ტალღასთან და ნებისმიერი სინათლის ტალღის სიგრძესთან, მას ხშირად განიხილავენ ხილული სინათლის მიმართ. დარბევა ხომ ცისარტყელას მიზეზია!
დისპერსიის განმარტება
დისპერსია, რომელსაც ზოგჯერ უფრო კონკრეტულად უწოდებენქრომატული დისპერსია, ხდება მაშინ, როდესაც სინათლის ტალღის სხვადასხვა კომპონენტის სიჩქარე დამოკიდებულია ამ კომპონენტის ტალღის სიგრძეზე. ქრომატული დისპერსიის სპეციფიკური ტიპები განისაზღვრება იმით, თუ რა იწვევს სიჩქარის დამოკიდებულებას ტალღის სიგრძეზე.
დისპერსიის სახეები
ამისთვისმასალის დისპერსია, ეს ნიშნავს, რომ მასალაში გარდატეხის ინდექსი მცირედ განსხვავდება ტალღის სიგრძის მიხედვით. (შეგახსენებთ, რომ რეფრაქციის ინდექსია n = c / v, სადაცგარის სინათლის სიჩქარე ვაკუუმში დავმოცემულია საშუალო სინათლის სიჩქარე.)
რამდენად ავრცელებს მასალა სინამდვილეში სინათლეს, იზომება პარამეტრით, რომელსაც ეწოდება Abbe's number. აბეს რიცხვის გამოსათვლელად, თქვენ უნდა გაზომოთ მასალის რეფრაქციის რამდენიმე მაჩვენებელი, რომლებიც გარკვეული ელემენტების დამახასიათებელი სინათლის გამონაბოლქვიდან მოდის; ეს სინათლის გამონაბოლქვი ხდება მხოლოდ გარკვეულ ზუსტ ტალღის სიგრძეებში, ქმნის ინდივიდუალურ ხაზებს სპექტრის თითოეულ ამ ტალღის სიგრძეზე და ამ ხაზების ნიმუში უნიკალურია თითოეული ელემენტისთვის.
აბების რიცხვის გამოსათვლელად საჭირო გარდატეხის ინდექსებია: ლურჯის ინდექსივწყალბადის ხაზი, ყვითელიდნატრიუმის ხაზები და წყალბადის წითელი C ხაზი. ეს არის სინათლის სამი განსხვავებული ტალღის სიგრძე, რომელთაც ექნებათ გარდატეხის სხვადასხვა ინდექსები საშუალოში, ხოლო Abbe- ის რიცხვი საშუალოზე გამოითვლება შემდეგი განტოლების გამოყენებით:
v = \ frac {n_D-1} {n_F-n_C}
თუ მასალას აქვს Abbe- ის ნაკლები რიცხვი, მას უფრო მეტი დისპერსია ექნება ხილულ სპექტრზე.
Waveguide დისპერსიაარის, როდესაც სინათლის ტალღის სიჩქარე ტალღების გიდში დამოკიდებულია მის სიხშირეზე, ტალღების მეგზურის სტრუქტურის გეომეტრიის გამო. ოპტიკური ბოჭკოში, როგორც მატერიალური, ისე ტალღოიდების დისპერსია, როგორც წესი, არსებობს.
მასალის დისპერსია ხდება რეფრაქციის სხვადასხვა ინდექსების გამო, საშუალო ტალღის სიგრძის მიხედვით; ტალღის მეგზურის დისპერსია ხდება ტალღის მეგზურის სტრუქტურის გამო, რის გამოც სხვადასხვა ტალღის სიგრძის სინათლე სხვადასხვა სიჩქარით მოძრაობს. დისპერსიის სხვა ტიპს უწოდებენპოლარიზაციის რეჟიმის დისპერსია, სადაც მსუბუქი ტალღის სიჩქარე დამოკიდებულია მის პოლარიზაციაზე საშუალოზე.
დისპერსიის ოდნავ უფრო რთული ტიპიაჯგუფური სიჩქარის დისპერსია. სინათლის ტალღებს შეუძლიათ იმოძრაონ "ტალღების პაკეტებში", ასევე ცნობილია როგორც "სიგნალები" ან "იმპულსები" და ამ იმპულსების სიჩქარეს ჯგუფური სიჩქარე ეწოდება. იმპულსების შიგნით არის სხვადასხვა სიხშირის ტალღური კომპონენტები; ჯგუფური სიჩქარის დისპერსია ხდება მაშინ, როდესაც ეს კომპონენტები იწყებენ განცალკევებას, საშუალოში სხვადასხვა სიჩქარის არსებობის გამო. პულსი შემდეგ იწყებს "გაშლას", ინფორმაციის დაკარგვას. სიგნალის ეს დეგრადაცია დიდი პრობლემაა ოპტიკური საკომუნიკაციო სისტემებში, რომლებიც იყენებენ ოპტიკურ ბოჭკოებს.
სნელის კანონი
რა სინათლე იბრუნებს ერთი საშუალოდან მეორეში გადასვლისას, განსაზღვრავს სნელის კანონი. შემთხვევითი კუთხისთვისθმედა გარდატეხის კუთხეθრ,
n_i \ sin {\ theta_i} = n_r \ sin {\ theta_r}
სადნმეარის ინციდენტის საშუალო რეფრაქციის ინდექსი დანრმეორე საშუალო რეფრაქციის მაჩვენებელია.
თუ სინათლის ტალღა საშუალო რეფრაქციის ინდექსის მქონე გარემოდან გადადის გაცილებით დაბალი ინდექსის მქონე, ა საკმაოდ დიდი ინციდენტის კუთხე, სნელის კანონი მოითხოვს, რომ რეფრაქციის კუთხის სინუსი იყოს უფრო მეტი ვიდრე 1. ეს ტექნიკურად შეუძლებელია და ეს ნიშნავს, რომ სინათლის ტალღა საერთოდ არ აისახება; სინამდვილეში, ეს მთლიანად ასახავს საზღვრებს ორ მედიუმს შორის. ამას სულ შინაგან ანარეკლს უწოდებენ.
რამდენიმე მეცნიერმა დამოუკიდებლად აღმოაჩინა ეს კანონი ისტორიის განმავლობაში, მათ შორის იყო რენე დეკარტი.
სამკუთხა პრიზმები და ცისარტყელები
მასალების გარდატეხის ინდექსი უფრო მაღალია მოკლე ტალღის სიგრძის ლურჯი შუქისთვის და დაბალია გრძელი ტალღის სიგრძის წითელი შუქისთვის. ეს ნიშნავს, რომ ლურჯი შუქი უფრო ნელა იმოძრავებს დისპერსიულ გარემოში, ვიდრე წითელი შუქი.
მაგალითად, როდესაც თეთრი შუქი სამკუთხა პრიზმაზე ხდება, სხვადასხვა ტალღის სიგრძის გაფანტვა იწვევს სინათლის გამოყოფას სხვადასხვა ფერით, ქმნის ცისარტყელას.
