Дисперсия света - Оптика. Элементы квантовой механики. Лекции.

         Дисперсией света называется зависимость фазовой скорости света в среде от его частоты v.

         Так как v=с/n, то дисперсией света можно назвать также зависимость показателя преломления n среды от частоты v световой волны.

         Наиболее отчетливо дисперсия света проявляется при прохождении белого света через призму. За призмой лучи белого света окажутся разложенными на составляющие цвета – в спектр. Полученный спектр называют призматическим, в отличии от дифракционного спектра, даваемого дифракционной решеткой.

Согласно электронной теории дисперсии свет «раскачивает» электроны в атомах, причем сильнее всего "раскачивает" в том случае, когда частота световой волны близка к собственной частоте колебаний электрона в среде v0, т.е. в случае резонанса.

Степень взаимодействия света с веществом, а, следовательно, и скорость распространения света зависит от близости к резонансу, т.е. от v-v0, а также от параметра b – характеризующего затухание свободных колебаний электрона.

         Согласно электронной теории дисперсии справедлива следующая приближенная формула для показателя преломления

                                               ,                                (3)

 где A=2pNe2/m, где N – концентрация атомов; e, m – заряд и масса электрона.

         На рис. 2 приведен график зависимости n от  v     

при  b  = 0  (штриховая линия) и с учетом b (сплошная линия). Области А и С, для которых с увеличением  частоты v показатель преломления возрастает, называются областями нормальной дисперсии, т.е для них                                                                                           

                     или            (4)                                                                                                                              

         Область В, для которой с увеличением частоты v показатель преломления уменьшается, называется областью аномальной дисперсии, т.е. для нее

                                                  или                                                      (5)

         В области аномальной дисперсии поглощение света очень велико.