Дисперсия волн
ДИСПЕРСИЯ ВОЛН - зависимость фазовой скорости гармонических волн в среде от частоты их колебаний. Дисперсия волн наблюдается для волн любой природы. Наличие дисперсии волн приводит к искажению формы сигнала (напр., звукового импульса) при распространении в среде. Дисперсия света наблюдается в виде разложения света в спектр, напр. при прохождении его сквозь стеклянную призму. Дисперсия света при преломлении обусловлена зависимостью показателя преломления n среды от частоты w света; в прозрачном веществе наблюдается увеличение n с ростом w (нормальная дисперсия), возможно и уменьшение n с увеличением w (аномальная дисперсия).
В результате анализа экспериментальных данных Коши (1829 - 1835 гг.) установил, что зависимость показателя преломления от длины волны в вакууме в условиях нормальной дисперсии удовлетворительно описывается следующим соотношением (формула Коши):
|
(7.1) |
Здесь 
некоторые
константы, определяемые на основе
сравнения экспериментальной зависимости
с соотношением (7.1), 
-
длина электромагнитной волны в вакууме.
На основе явления дисперсии света создан спектральный прибор, называемый спектрографом. Принципиальная схема призменного спектрографа приведена на рис. 7.3. После узкой (50 - 100 мкм) щели спектрографа располагаются: коллиматорный объектив, диспергирующая призма и камерный объектив. Регистрация спектра осуществляется с помощью фотопленки или многоэлементного электронного детектора. Если наблюдение спектра осуществляется глазом, то такой прибор называют спектроскопом.
Вместо многоэлементного детектора на выходе спектрального прибора может быть помещена узкая выходная щель в фокусе камерного объектива. После щели устанавливается электронный детектор оптического излучения (фотоумножитель или фотоэлемент). При вращении призмы вокруг своей оси с помощью специального поворотного устройства, снабженного шаговым двигателем, происходит сканирование спектра на выходной щели. Такой спектральный прибор называется спектрометром или монохроматором. Современные спектрометры и спектрографы оснащены компьютером, управляющим поворотом призмы и накапливающим информацию о наблюдаемых спектрах для различных материальных сред. При этом более эффективным оказалось использование, вместо призмы, дифракционной решетки, также осуществляющей разложение падающего на неё параллельного пучка электромагнитного излучения в спектр.
Оптические устройства, с помощью которых измеряются значения показателя преломления различных материальных сред, называются рефрактометрами. В настоящее время показатель преломления n в видимой области для многих веществ измерен с высокой точностью (несколько знаков после запятой).