სინათლის დისპერსია

შუქის დისპერსია (შუქის დაშლა) — ეს არის მოვლენა, განპირობებული დამოკიდებულებით ნივთიერების გარდატეხის მაჩვენებელსა და შუქის სიხშირეს (ან ტალღის სიგრძე) შორის (სიხშირის დისპერსია), ან იგივე, შუქის ფაზური სიჩქარის დამოკიდებულება ტალღის სიგრძეზე (ან სიხშირეზე). ექსპერიმენტულად აღმოაჩინა ისააკ ნიუტონმა მიახლოებით 1672, მაგრამ თეორიულად საკმაოდ კარგად ახსნეს მოგვიანებით.

სივრცული დისპერსია ეწოდება გარემოს დიელექტრიკული დისპერსიის ტენზორის დამოკიდებულებას ტალღურ ვექტორზე. ასეთი დამოკიდებულება იწვევს მთელ რიგ მოვლენებს, რომლებსაც ეწოდება სივრცული პოლარიზაციის ეფექტები.

ერთ-ერთი ყველაზე ნათელ დისპერსიის მაგალითს წარმოადგენს — თეთრი ფერის სინათლის დაშლა პრიზმაში გავლის დროს (ნიუტონის ცდა). დისპერსიის მოვლენის არსს წარმოადგენს სხვადასხვა სიგრძის ტალღის სხივების გავრცელების სხვადასხვანაირი სიჩქარე გამჭვირვალე ნივთიერებაში - ოპტიკურ გარემოში (ეს როდესაც სინათლის სიჩქარე ვაკუუმში ყოველთვის ერთნაირია, მიუხედავად მისი ტალღის სიგრძისა და მაშასადამე ფერისა). ჩვეულებრივ რაც უფრო დიდია ტალღის სიხშირე, მით უფრო მეტია გარემოს გარდატეხის მაჩვენებელი და ნაკლებია იქ მისი სინათლის სიჩქარე:

წითელ ფერს მაქსიმალური სიჩქარე აქვს გარემოში და მინიმალური გარდატეხის ხარისხი,
იისფერს მინიმალური სინათლის სიჩქარე აქვს გარემოში და გარდატეხის მაქსიმალური ხარისხი.

მაგრამ ზოგ ნივთიერებებში (მაგალითად იოდის ორთქლში) შეიმჩნევა ანომალური დისპერსიის ეფექტი, რომლის დროსაც ლურჯი სხივები გარდატყდება ნაკლებად, ვიდრე წითელი, ხოლო სხვა სხივები შთაინთქმება ნივთიერებით და თვალით ვერ შეიმჩნევა. ანომალური დისპერსია ფართოდაა გავრცელებული, მაგალითად ის ახასიათებს პრაქტიკულად ყველა გაზს შთანთქმის ხაზთან ახლო სიხშირეებზე, მაგრამ იოდის ორთქლს ის საკმაოდ ხელსაყრელია ოპტიკურ დიაპაზონში სანახავად, სადაც ისინი ძალიან ძლიერად შთანთქამენ სინათლეს.

სინათლის დისპერსიამ პირველად საკმაოდ დამაჯერებლად აჩვენა თეთრი სინათლის შემადგენელი ბუნება.

თეთრი სინათლე იშლება სპექტრად დიფრაქციული მესერის გავლის შედეგად ან მისგან არეკვლის დროს (ეს არაა დაკავშირებული დისპერსიის მოვლენასთან, არამედ აიხსნება დიფრაქციით). დიფრაქციული და პრიზმატული სპექტრები განსხვავდებიან ერთმანეთისაგან: პრიზმატული სპექტრი შეკუმშულია წითელ ნაწილში და გაჭიმულია იისფერ ნაწილში და განლაგებული არიან ტალღის სიგრძის შემცირების თანმიმდევრობით: წითლიდან იისფერისაკენ; ნორმალური (დიფრაქციული) სპექტრი - თანატოლია ყველა ნაწილში და განლაგებულია ტალღის სიგრძის გაზრდის თანმიმდევრობით: იისფერიდან წითლამდე.

სინათლის დისპერსიის ანალოგიით, დისპერსიას უწოდებენ მსგავს მოვლენებს; სხვა ბუნების ტალღების გავრცელების დამოკიდებულებას ტალღების სიგრძეზე (ან სიხშირეზე). ამ მიზეზით, მაგალითად ტერმინით დისპერსიის კანონი გამოიყენება როგორც რაოდენობრივი შეფარდების სახელწოდება, რომელიც აკავშირებს სიხშირეს და ტალღურ რიცხვს, გამოიყენება არა მარტო ელექტრომაგნიტურ ტალღებისთვის, არამედ ყველანაირი ტალღური პროცესებისთვის.

დისპერსიით აიხსნება ცისარტყელის გაჩენის ფაქტი წვიმის შემდეგ (უფრო სწორედ ის ფაქტი, რომ ცისარტყელა არის მრავალფეროვანი, და არა თეთრი).

დისპერსია არის მიზეზი ქრომატული აბერაციისა - ოპტიკური სისტემების აბერაციების ერთ-ერთთაგანი, მათ შორის ფოტოგრქფიული და ვიდეო-ობიექტივი.

ლუი ოგუსტენ კოშიმ გამოიყვანა ფორმულა, სადაც გარდატეხის მაჩვენებლისა და ტალღის სიგრძის ურთიერთდამოკიდებულებაა გამოსახული:
=+/^2+/^4+…,
სადაც:
 — ტალღის სიგრძეა ვაკუუმში;
, , , … — მუდმივები, რომელთა მნიშვნელობები ყოველი ნივთიერებისთვის უნდა იყოს განსაზღვრული ცდით. უმეტეს შემთხვევაში შეიძლება შემოვიფარგლოთ კოშის ფორმულის პირველი ორი წევრით.

სინათლის დისპერსია ბუნებაში და ხელოვნებაში
ცისარტყელა, რომლის ფერები განპირობებულია დისპერსიით, — ერთ-ერთი მთავარი სახე კულტურასა და ხელოვნებაში.
სინათლის დისპერსიის გამო, შეიძლება ვნახოთ ფერადი «შუქის თამაში» ბრილიანტის წახნაგებზე და სხვა გამჭვირვალე დაწახნაგებული საგნების ზედაპირზეც.
სხვადასხვა ხარისხით ცისარტყელის ეფექტები ვლინდება საკმაოდ ხშირად, კერძოდ კი სინათლის გასვლით თითქმის ყველა გამჭვირვალე საგანში. ხელოვნებაში ისინი შეიძლება უფრო გაძლიერებული და ხაზგასმული იყოს.
სინათლის დაშლა სპექტრად (დისპერსიის შედეგად) პრიზმაში გარდატეხის შემდეგ - საკმაოდ გავრცელებული თემაა სახვით ხელოვნებაში. მაგალითად, -ის ალბომის გარეკანზე გამოსახულია სინათლის დაშლა სპექტრად პრიზმაში გარდატეხის შემდეგ.