A diszperzió

9688

A diszperzió az a hullámtani jelenség, hogy összetett (többféle frekvenciájú komponensekből álló) hullámnyaláb valamilyen anyagi közegben a komponensek szerint szétválik, ugyanis a különféle frekvenciájú (hullámhosszúságú) komponensek terjdedési sebessége eltér. Egy anyagi közeg \(n_1\) abszolút törésmutatója

\[n_1=\frac{c}{\ c_1}\]

ahol \(c\) a vákuumbeli fénysebesség, \(c_1\) pedig a közegbeli fénysebesség, ezért a diszperziót úgy is megfogalmazhatjuk, hogy a különböző frekvenciájú, hullámhosszuságú komponenseknek a törésmutatója eltérő.

Például a látható fény tartományába tartozó elektromágneses hullámok abszolút törésmutatója levegőben:

Látható, hogy a látható tartomány 0,4 illetve 0,7 mikrométeres tartományában a törésmutató relatív eltérése mindössze

\[\frac{1,0003-1,000292}{1,000292}\approx 0,0008\%\]

Az alábbi graffikon víz esetében mutatja a diszperzió mértékét különböző Celsius fok hőmérsékleteken, szintén látható fényre:

A diagramot készítő illető fura módon a hidegebb víz görbéjét ábrázolta (a meleg színnek számító) pirossal, és a melegebb víz görbéjét (a hideg színnek számító) kékkel. A grafikonról leolvasható adatokból kiszámítva a törésmutatóban jelentkező relatív eltérés:

\[\frac{1,344-1,331}{1,331}\approx 0,1\%\]

Néhány, az optikában használatos üvegfajtára a törésmutató hullámhosszfüggését (azaz a diszperziót) az alábbi grafikon mutatja. A szürke tartomány a látható fény, tőle jobbra a nagyobb hullámhosszok a közeli infravörös tartományt mutatják, a látható fénytől balra pedig a közeli ultraibolyát. Az optikában speciális üvegfajtákat használnak, ezek egyes családjai a flintüvegek és a koronaüvegek.

A diszperzió jelenségének következménye, hogy prizmában illetve a szivárvány keletkezésekor apró vízcseppekben eltérő mértékben térülnek el az egyes hullámhosszok, ezáltal színes komponenseire lehet bontani a fehér fényt:

Hogy a fény hullám és részecsketermészetét egyaránt hangsúlyozzuk: