ДИСПЕРСИЯ СВЕТА

Световые волны различных частот колебаний распространяются в вакууме с одинаковыми скоростями а в средах — с различными скоростями. Например, в обыкновенном стекле красный свет распространяется с большей скоростью, чем фиолетовый. Вследствие этого показатель преломления оказывается различным для света различных частот колебаний.

Дисперсией вещества по отнощению к световым волнам (дисперсией света) называется зависимость скорости распространения этих волн от частоты колебаний (или длины волны); вследствие этого абсолютный показатель преломления данного вещества также зависит от частоты или длины волны проходящего через него света. Дисперсия света в веществе определяется видом функции или В различных участках спектра дисперсия характеризуется также тем изменением показателя преломления, который приходится на единичный интервал длин волн (величина есть скорость изменения показателя преломления в данном месте спектра).

В справочных таблицах показатели преломления различных веществ обычно дают для желтой линии натрия синей и красной линий водорода. Соответствующие им показатели преломления обозначаются Разность называется средней дисперсией.

Величина называется относительной дисперсией, а обратная ей величина — коэффициентом дисперсии среды; вещества, у которых мала, а коэффициент дисперсии велик, имеют более

плавное изменение показателя преломления от длины волны и называются «веществами с малой дисперсией».

Зависимость в оптической области спектра имеет сложный характер; для тех участков спектра, которые слабо поглощаются данным веществом (т. е. для которых это вещество прозрачно), зависимость показателя преломления от длины волны может быть с удовлетворительной точностью представлена в виде формулы Коши

где некоторые постоянные для данного вещества величины. При Дисперсию вещества для этих участков спектра называют нормальной; здесь

Для тех участков спектра, которые сильно поглощаются веществом, показатель преломления с увеличением длины волны изменяется иначе: сначала он резко уменьшается, приобретая значения, меньшие затем быстро увеличивается и, достигнув максимума, вновь резко уменьшается. В этом случае дисперсию вещества называют аномальной. На рис. IV. 11 изображен ход зависимости от X («кривая дисперсии»), в которой выделяются области нормальной и III) и аномальной дисперсий.

Рис. IV.11

В большом интервале длин волн у каждого вещества обнаруживается несколько таких областей аномальной дисперсии. Согласно теории дисперсии, которая здесь не рассматривается, аномальная дисперсия должна наблюдаться при резонансе между колебаниями вектора проходящей волны и собственными колебаниями электрических зарядов в атомах и молекулах вещества. Поэтому по измеренным частотам областей аномальной дисперсии можно определять частоты собственных колебаний в атомах и молекулах вещества. Кроме того, при резонансе должна наблюдаться также интенсивная передача энергии от проходящей волны к атомам и молекулам вещества, т. е. должно иметь место интенсивное поглощение веществом энергии проходящего излучения.

Измерения показали, что в области аномальной дисперсии кривая зависимости коэффициента поглощения от длины волны имеет резкий максимум.