Дисперсией света называется зависимость показателя преломления n вещества от частоты ν (длины волн λ) света или зависимость фазовой скорости световых волн υ от их частоты.
Дисперсия света представляется в виде зависимости:
n = f(ν) или n = f(λ)
Следствием дисперсии является разложение в спектр пучка белого света при прохождении его через призму. Первые экспериментальные наблюдения дисперсии света проводил в 1672 г. И. Ньютон. Он объяснил это явление различием масс корпускул.
Рассмотрим дисперсию света в призме. Пусть монохроматический пучок света падает на призму с преломляющим углом А и показателем преломления n под углом ɑ1 .
После двукратного преломления (на левой и правой гранях призмы) луч оказывается преломлен от первоначального направления на угол φ. Из рис. следует, что
φ = (ɑ1 - β1) + (ɑ2 - β2) = ɑ1 + ɑ2 - A.
Предположим, что углы А и ɑ1 малы, тогда углы ɑ2 , β1 , β2 будут также малы и вместо синусов этих углов можно воспользоваться их значениями.
Поэтому ɑ1/β1 = n , ɑ2/β2 = 1/n, а т.к. β1 + β2 = A , то
ɑ2 = β2n = n(A - β1) = n (A - ɑ1/n) = nA - ɑ1 или ɑ1 + ɑ2 = nA
Отсюда следует, что
φ = A(n-1)
т.е. угол отклонения лучей призмой тем больше, чем больше преломляющий угол призмы.
Угол отклонения лучей призмой зависит от показателя преломления n, а n – функция длины волны, поэтому лучи разных длин волн после прохождения призмы отклоняются на разные углы. Пучок белого света за призмой разлагается в спектр, который называется дисперсионным или призматическим, что и наблюдал Ньютон. Таким образом, с помощью призмы, так же как с помощью дифракционной решетки, разлагая свет в спектр, можно определить его спектральный состав.
Величина D = dn/dν (или D = dn/dλ), называемая дисперсией вещества, показывает, как быстро меняется показатель преломления с длиной волны.
