Dispersia luminii
Dispersia este fenomenul de dependenţă a vitezei de propagare (şi deci a indicelui de refracţie) a luminii de lungimea de undă (frecvenţa) a acesteia.
Fenomenul a fost pus în evidenţă de către Newton, prin descompunerea luminii albe la trecerea printr-o prismă optică; în acest caz, unghiul de emergenţă al razei de lumină şi unghiul de deviere a acesteia faţă de direcţia iniţială sunt dependente de indicele de refracţie al materialului din care este confecţionată prisma şi, deci, de lungimea de undă a radiaţiei luminoase.
Conform unei relaţii a lui Cauchy, dispersia se exprimă prin:
(7. 7)
unde A, B, C, … sunt constante care depind de natura mediului.
Se defineşte dispersia mediului ca fiind:
(7. 8)
Se mai folosesc mărimile:
- dispersia medie:
Dn = nF – nC (7. 9)
- coeficientul de dispersie (numărul lui Abbé):
(7. 10)
- dispersia relativă (puterea de dispersie):
(7. 11)
unde nD este indicele de refracţie al mediului pentru radiaţia galbenă a sodiului (5890 Å), nF este indicele de refracţie al mediului pentru radiaţia albastră a H (4860 Å) şi nC este indicele de refracţie al mediului pentru radiaţia roşie a H (6560 Å).
Sticla Crown are o dispersie relativă mică (0,02) iar sticla Flint o dispersie relativă mai mare (0,033)
În domeniul vizibil, majoritatea substanţelor prezintă o scădere continuă a indicelui de refracţie odată cu creşterea lungimii de undă (creştere a indicelui de refracţie odată cu creşterea frecvenţei); în acest caz avem de-a face cu aşa-numita dispersie normală (figura 7.4.a), la care sau .
| Figura 7. 4 |
Unele substanţe (soluţie de iod, fuxină, cianină) prezintă însă o discontinuitate în variaţia indicelui de refrcţie cu lungimea de undă (sau cu frecvenţa), apărând un salt brusc al lui n, într-o regiune în care , respectiv , fenomenul fiind cunoscut sub numele de dispersie anormală (figura 7.4.b).
Regiunea de dispersie anormală este situată în domeniul roşu pentru fuxină, albastru pentru cianină, etc. În figura 7.4 este reprezentată variaţia cu lungimea de undă a indicelui de refracţie, n şi a indicelui de atenuare, k, pentru materiale cu dispersie normală (a) şi dispersie anormală (b).
În domeniul de dispersie anormală, substanţele prezintă o absorbţie intensă de energie de la unda luminoasă, datorată unui proces de rezonanţă între oscilaţiile vectorului al undei şi oscilaţiile proprii ale sistemelor de sarcini electrice din atomi şi molecule.
Dispersia luminii, prin descompunerea acesteia în radiaţii cu lungimi de undă diferite, se foloseşte pentru analiza spectrală a surselor de radiaţii.
