Լույսի դիսպերսիա

Անվան այլ կիրառումների համար տե՛ս՝ Դիսպերսիա (այլ կիրառումներ)


== Դիսպերսիա ==
Հզոր էլեկտրամագնիսական ճառագայթման փոխազդեցությունը նյութի հետ առաջացնում է մի շարք բարդ ֆիզիկական երևույթներ, որոնց բացատրությունը հնարավոր չէ լույսի դասական էլեկտրամագնիսական տեսության միջոցով։ Մեծ հետաքրքրություն է ներկայացնում լույսի դիսպերսիան։ Միջավայրի բեկման ցուցչի կախումը լույսի հաճախությունից կամ ալիքի երկարությունից կոչվում է դիսպերսիա (լատիներեն dispergo՝ ցրում բառից)։ Դասական տեսությամբ կապը բեկման ցուցչի և ալիքի երկարության միջև հաստատուն է n(λ) =const : n(λ) կախման առաջին փորձնական հետազոտությունները պատկանում են Նյուտոնին, ով 1672 թվականին պրիզմայի միջոցով կատարեց սպիտակ լույսի գույների տարալուծման հռչակավոր փորձը։

Պրիզմայի միջով անցնելիս լույսի բեկման դիտումը՝ պրիզմայի նյութի բեկման ցուցիչը որոշելու, և բեկման ցուցչի լույսի գույնից ունեցած կախումն ուսումնասիրելու հարմար եղանակներից է։ Նյուտոնի պրիզմաների փորձը ցույց է տալիս, որ բեկման ցուցչի կախումն ալիքի երկարությունից ամենևին էլ հաստատուն չէ։ Առաջին անգամ Ֆրենելի առաջարկմամբ Կոշին տեսականորեն հաշվեց, որ իսկապես հզոր փոխազդեցությունների դեպքում այդ կախվածությունն առկա է՝

  
    
      
        (
        1
        )
         
        n
        =
        A
        +
        B
        
          /
        
        
          λ
          
            0
          
          
            2
          
        
        +
        C
        
          /
        
        
          λ
          
            0
          
          
            4
          
        
        +
        .
        .
        .
        .
         
      
    
    {\displaystyle (1)\ n=A+B/\lambda _{0}^{2}+C/\lambda _{0}^{4}+....\ }
  A, B, C գործակիցները որոշվում են փորձի միջոցով և այնուհետև համեմատվում են տեսական տվյալների հետ։ 
  
    
      
        
          λ
          
            0
          
        
      
    
    {\displaystyle \lambda _{0}}
  -ն ալիքի երկարությունն է վակուումում։ 
Ճառագայթում-նյութ փոխազդեցության ժամանակ որոշ նյութերի սպեկտրի առանձին տիրույթներում դիտվում է n(λ) անոմալ կախվածություն՝

  
    
      
        (
        2
        )
        ∂
        n
        
          /
        
        ∂
        λ
        >
        0
      
    
    {\displaystyle (2)\partial n/\partial \lambda >0}
  Առաջին անգամ այս երևույթն ուսումնասիրվել է ֆրանսիացի Վերուի կողմից, ըստ որի անոմալ դիսպերսիան միշտ առաջանում է սպեկտրի այն տիրույթում, որտեղ տվյալ նյութը ուժեղ կարգով կլանում է լուսային էներգիան։ Այս կլանումը անմիջականորեն կապված է տվյալ նյութի համար կլանման շերտերի առկայությամբ։ Սպեկտրի այն տիրույթը, որտեղ կլանման շերտերը բացակայում են, բացակայում է նաև անոմալ դիսպերսիան։ Բոլոր թափանցիկ մարմինների (ջուր, ապակի, կվարց) սպեկտրները սպեկտրի տեսանելի տիրույթում չունեն կլանման շերտեր, և նրանց համար այդ տիրույթում դիտվում է միայն նորմալ դիսպերսիա՝

  
    
      
        (
        3
        )
        ∂
        n
        
          /
        
        ∂
        λ
        <
        0
      
    
    {\displaystyle (3)\partial n/\partial \lambda <0}
  Հեռավոր ուլտրամանուշակագույն և ինֆրակարմիր տիրույթում այդ թափանցիկ նյութերն ինտենսիվ կարգով սկսում են կլանել էլեկտրամագնիսական ճառագայթումը, ուստի այդ տիրույթում պետք է դիտվի անոմալ դիսպերսիա։
Դիսպերսիայի չափը 
  
    
      
        
          λ
          
            1
          
        
      
    
    {\displaystyle \lambda _{1}}
   և 
  
    
      
        
          λ
          
            2
          
        
      
    
    {\displaystyle \lambda _{2}}
   տարբեր արժեքների համար բեկման ցուցիչների տարբերությունն է։ Սովորաբար բեկումը բնութագրում են λ=5893 Å-ի (նատրիումի երկու մոտիկ դեղին գծերի ալիքների միջին արժեքի) բեկման ցուցչի արժեքով, որը նշանակում են 
  
    
      
        
          n
          
            D
          
        
      
    
    {\displaystyle n_{D}}
   սիմվոլով։ Որպես դիսպերսիայի չափ ծառայում է միջին դիսպերսիան, որը որոշվում է տարբերությամբ, որտեղ 
  
    
      
        
          n
          
            F
          
        
      
    
    {\displaystyle n_{F}}
   - ը վերաբերում է λ=4861 Å-ին (ջրածնի կապույտ F գիծը), իսկ 
  
    
      
        
          n
          
            C
          
        
      
    
    {\displaystyle n_{C}}
   -ն՝ վերաբերում է λ=6563 Å-ին (ջրածնի կարմիր C գիծը)։ Հաճախ բեկող նյութը բնութագրում են հարաբերական դիսպերսիայի մեծությամբ։ Սովորաբար, օգտագործում են նաև հարաբերական դիսպերսիայի հակադարձ մեծությունը, այսինքն՝ 

  
    
      
        (
        3
        )
        ν
        =
        
          
            
              
                n
                
                  D
                
              
              −
              1
            
            
              
                n
                
                  F
                
              
              −
              
                n
                
                  C
                
              
            
          
        
        ,
      
    
    {\displaystyle (3)\nu ={\frac {n_{D}-1}{n_{F}-n_{C}}},}
  այսպես կոչված դիսպերսիայի գործակիցը կամ Աբբեի թիվը։ Փոքր դիսպերսիա ունեցող նյութերը բնութագրվում են ν –ի մեծ արժեքներով։ Մեծ դիսպերսիայով նյութերը ունենում են փոքր ν :