Dispersia luminii
Dispersia luminii este fenomenul de descompunere prin refracție a luminii albe în fascicule de lumină colorate diferit. Aceste culori alcătuiesc spectrul luminii albe și sunt: roșu, oranj, galben, verde, albastru, indigo și violet. Ea constă în variația indicelui de refracție n al unei substanțe în funcție de lungimea de undă 𝜆
Relația matematica pentru dispersie este:
Vidul este nedispersiv. Pentru vid viteza de propagare a undei electromagnetice este constanta:
Pentru un mediu oarecare:
Un caz particular de dispersia luminii este fenomenul de descompunere prin refracție a luminii albe în fascicule de lumină colorate diferit. Aceste culori alcătuiesc spectrul luminii albe și sunt: roșu, oranj, galben, verde, albastru, indigo și violet.
Explicarea fenomenului
Lumina provenită de la soare este albă. Isaac Newton a descoperit acum 300 de ani, cu ajutorul unei prisme, că lumina albă este formată din mai multe fascicule colorate diferit. Prisma optică este un mediu omogen și transparent, mărginit de două fețe plane și neparalele. La trecerea prin prismă, lumina se descompune în fascicule colorate. Fasciculele colorate trec prin prismă cu viteze diferite, de aceea ies din prismă sub unghiuri diferite.
Prisma Optica
Prisma optică este un corp de forma unei prisme triunghiulare drepte, confecționat din material transparent (de regulă sticlă).
Secțiunea transversală a prismei optice este un triunghi. Prisma are un vârf notat cu A și o bază. Privind corpul prismei în ansamblu, vârful prismei este unghiul diedru format de două fețe ale prismei (cea prin care intră lumina și cea prin care iese lumina).
Unghiul format de direcția razei incidente și direcția razei emergente (raza care iese din prismă), se numește unghi de deviație sau deviația prismei și este notat cu D.
Proprietățile dispersiei
Atunci când indicele de refracție scade cu scăderea lungimii de undă a radiației electromagnetice spunem că avem dispersie normală.Dacă indicele de refracție crește cu creșterea lungimii de undă pe domeniul 450 - 570 nm (albastru - verde) și scade cu creșterea lungimii de undă pe domeniul 570 - 750 nm, spunem că avem dispersie anormală.
Dar indicele de refracție este constant numai pentru lumina monocromatică.
Pentru lumina albă, alcătuită din șapte radiații de culori diferite și lungimi de undă diferite, indicele de refracție nu mai este constant, ci variază cu lungimea de undă a acestor lumini.
Dacă indicele de refracție al unei prisme variază, prisma va refracta sub diferite unghiuri aceste lumini.
În general, la difuzia normală, în aceste medii transparente indicele de refracție crește cu scăderea lungimii de undă, astfel razele violete (au o lungime de undă mai mică, 400 nm) vor fi refractate mai puternic decât cele roșii (cu lungimea de undă mai mare, 700 nm, decât cele violet).
Dacă λvioletă < λroșie → nvioletă > nroșie → vvioletă < vroșie.
Fasciculele colorate trec prin prismă cu viteze diferite și de aceea ies din prismă sub unghiuri diferite.
Razele violet ies mai puțin înclinate față de axa optică, deoarece se propagă cu o viteză mai mică prin materialul prismei decât raza roșie, străbătând în același timp o distanță mai mică decât cea roși