Дисперзија је феномен повезан са преламањем светлости. Иако се може јавити са било којом врстом таласа и са било којом таласном дужином светлости, о њему се често расправља у погледу видљиве светлости. Дисперзија је, на крају крајева, разлог за дуге!
Дефиниција дисперзије
Дисперзија, понекад конкретније названахроматска дисперзија, јавља се када брзине различитих компоненти светлосног таласа зависе од таласних дужина тих компонената. Специфични типови хроматске дисперзије дефинисани су оним што узрокује зависност брзине од таласне дужине.
Врсте дисперзије
Зараспршивање материјала, то значи да се индекс лома у материјалу мало разликује у зависности од таласне дужине. (Подсетимо се да је индекс лома н = ц / в, где јецје брзина светлости у вакууму ивје брзина светлости у датом медијуму.)
Колико материјал заправо распршује светлост, мери се параметром који се назива Аббеов број. Да бисте израчунали Аббе-ов број, треба да измерите неколико индекса лома у материјалу који потичу од карактеристичних светлосних емисија одређених елемената; ове емисије светлости се дешавају само на одређеним тачним таласним дужинама, стварајући појединачне линије на свакој од тих таласних дужина у спектру, а узорак ових линија је јединствен за сваки елемент.
Индекси лома потребни за израчунавање Аббе-овог броја су: индекс плаве бојеФлинија водоника, жутаД.линије натријума и црвена линија Ц водоника. То су три различите таласне дужине светлости које ће све имати различите индексе преламања у медијуму, а Аббеов број за медијум се затим израчунава помоћу следеће једначине:
в = \ фрац {н_Д-1} {н_Ф-н_Ц}
Ако материјал има нижи Аббе-ов број, имаће већу дисперзију у видљивом спектру.
Дисперзија таласоводаје када брзина светлосног таласа у таласоводу зависи од његове фреквенције због геометрије структуре таласовода. У оптичким влакнима су обично присутни и дисперзија материјала и таласовода.
До дисперзије материјала долази услед различитих индекса преламања у медијуму у зависности од таласне дужине; дисперзија таласовода настаје услед структуре таласовода због чега светлост различитих таласних дужина путује различитим брзинама. Назива се друга врста дисперзиједисперзија начина поларизације, при чему брзина светлосног таласа зависи од његове поларизације у медијуму.
Нешто сложенији тип дисперзије једисперзија групне брзине. Светлосни таласи могу да путују у „таласним пакетима“, познатим и као „сигнали“ или „импулси“, а брзина тих импулса назива се групна брзина. Унутар импулса налазе се таласне компоненте различитих фреквенција; дисперзија групне брзине се дешава када ове компоненте почну да се раздвајају због различитих брзина у медијуму. Пулс тада почиње да се „шири“, губећи информације. Ова деградација сигнала је велики проблем у оптичким комуникационим системима који користе оптичка влакна.
Снелл-ов закон
Колико се светлости савија приликом преласка из једног медија у други, одређује Снелл-ов закон. За упадни угаоθии угао преламањаθр,
н_и \ син {\ тхета_и} = н_р \ син {\ тхета_р}
гденије индекс преламања упадног медија инрје индекс преламања другог медија.
Ако светлосни талас путује од средине са високим индексом преламања до оне са знатно нижим индексом, са а довољно велик упадни угао, Снелл-ов закон захтева да синус угла преламања буде већи од 1. То је технички немогуће, а то значи да се светлосни талас уопште неће одразити; у ствари, у потпуности ће се одразити од границе између два медија. То се назива тотална унутрашња рефлексија.
Неколико научника је независно открило овај закон током историје, укључујући Ренеа Десцартеса.
Трокутасте призме и дуге
Индекс преламања у материјалима обично је већи за плаву светлост краћих таласних дужина и нижи за црвену светлост дужих таласних дужина. То значи да ће плава светлост спорије путовати кроз дисперзивни медијум него што ће то чинити црвена.
На пример, када бела светло упада на троугласту призму, распршивање различитих таласних дужина узрокује одвајање светлости различитим бојама, стварајући дугу.