光的色散

2021-01-19 長春中國光學科學技術館

光的色散（dispersion of light）指的是複色光分解為單色光的現象；複色光通過稜鏡分解成單色光的現象；光纖中由光源光譜成分中不同頻率的不同群速度所引起的光脈衝展寬的現象。色散也是對光纖的一個傳播參數與頻率關係的描述。牛頓在1666年最先利用三稜鏡觀察到光的色散，把白光分解為彩色光帶（光譜）。色散現象說明光在介質中的速度v=c/n（或折射率n）隨光的頻率f而變。光的色散可以用三稜鏡，衍射光柵，幹涉儀等來實現。

光的色散需要有能折射光的介質，介質折射率隨光波頻率或真空中的頻率而變。當複色光在介質界面上折射時，介質對不同頻率的光有不同的折射率，各色光因所形成的折射角不同而彼此分離。1672年，牛頓利用三稜鏡將太陽光分解成彩色光帶，這是人們首次作的色散實驗。通常介質的折射率n或色散率與頻率的關係來描述色散規律。任何介質的色散均可分正常色散和反常色散兩種。

夏天雨後，在和太陽相對著的方向，常常會出現彩色的圓弧，這就是虹。我們又統稱彩虹。形成虹的原因就是下雨以後，天上懸浮著很多極小的水滴，太陽光沿著一定角度射入，這些小水滴就發生了色散，朝著小水滴看過去，就會出現彩色的虹。色彩一般為七彩色，從外至內分別為：赤、橙、黃、綠、藍、靛、紫。在中國，也常有「紅橙黃綠青藍紫」的說法。（其實這是一種光的色散現象。）毛澤東曾於1933年夏所作一詞描繪了彩虹的色彩：「赤橙黃綠青藍紫，誰持彩練當空舞。雨後復斜陽，關山陣陣蒼……」

有時在虹的外側還能看到第二道虹，光彩比第一道虹稍淡，色序是外紫內紅。稱為副虹或霓。

霓和虹的不同點僅僅在於光線在雨點內產生二次內反射，因此光線通過雨滴後射到我們眼帘時，光弧色帶就與虹正好相反。

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