Закон дисперсии

Разложение пучка света в спектр при прохождении стеклянной призмы вследствие явления дисперсии света в стекле — нелинейности закона дисперсии для света в среде.

Зако́н диспе́рсии или дисперсионное уравнение (соотношение) в теории волн — это связь частоты и волнового вектора волны:

$\omega = \omega(\mathbf k)\,.$

Этот закон выражает связь временной и пространственной периодичности волны. Из закона дисперсии можно получить фазовую и групповую скорости волны:

$\mathbf{v}_{ph} = {\omega\over k}\cdot {\mathbf{k}\over k}\,;\quad \mathbf{v}_{gr} = {d\omega\over d\mathbf{k}}\,.$

Дисперсией (впервые понятие появилось в оптике в связи с явлением разложения луча белого света в спектр при пропускании его через призму) называют зависимость фазовой скорости волн (того или иного типа; первоначально применялось к свету) от частоты или длины волны (если такая скорость не зависит от них, говорят об отсутствии дисперсии), или, иначе говоря, в применении к оптике, различие коэффициента преломления определенной среды (например, стекла призмы), от частоты или длины волны света. Таким образом, именно нелинейный^[1] закон дисперсии для света в стекле приводит к классическому явлению дисперсии.

В связи с тем, что, согласно квантовым представлениям, каждой волне соответствует некоторая частица или квазичастица и наоборот, закон дисперсии можно также записывать и для частиц. В частности, в физике твёрдого тела закон дисперсии выражает связь между энергией частицы (например, электрона, фонона) и его волновым вектором.

Примечания

1. ↑ При линейном законе, а точнее — при прямой пропорциональности ω и k, ω/k было бы постоянным, то есть дисперсия бы отсутствовала; такое реализуется в случае вакуума.

Литература

Стефан А. Тау (1977), Линейные волны в средах с дисперсией, В кн: Нелинейные волны. М.: Мир.

Для улучшения этой статьи желательно?: Проставив сноски, внести более точные указания на источники.