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Dispersion (elektromagnetische Wellen)

Unter Dispersion versteht man in der Physik die Abhängigkeit einer Größe von der Wellenlänge.

Speziell in der Optik ist es die Abhängigkeit der Brechzahl n von der Wellenlänge λ in Medien.

Die größte Abhängigkeit ist gemäß einer Taylorentwicklung die erste Ableitung dn(λ)/, der sog. Dispersion der Phasengeschwindigkeit. Ist dieser Wert negativ, d. h. wächst die Brechzahl mit abnehmender Wellenlänge, spricht man von normaler Dispersion der Phasengeschwindigkeit. Dieses Verhalten beobachtet man bei den meisten transparenten Stoffen im sichtbaren Bereich, daher die Bezeichnung normal. So ist für Glas die Brechzahl von rotem Licht kleiner als die von kurzwelligem, blauen Licht.

Nimmt die Brechzahl dagegen mit steigender Wellenlänge zu, d. h. dn/ ist positiv, so liegt anomale Dispersion vor. Dieser Effekt tritt unter anderem in Wellenlängenbereichen nahe bei einem starken (resonanten) Absorptions-Maximum auf. Entdeckt wurde sie bei einem Experiment mit einer alkoholischen Fuchsin-Lösung von Ch. Christiansen im Jahre 1870.

Neben der Phasengeschwindigkeit vp, welche durch die Brechzahl gegeben ist, bestimmt die Dispersion von n auch die Abhängigkeit der Gruppengeschwindigkeit vg von der Wellenlänge (Dispersion der Gruppengeschwindigkeit).

Der Zusammenhang lautet (Herleitung):

Inhaltsverzeichnis

Quantitative Beschreibung

In der Optik beschreibt die Sellmeier-Gleichung die empirisch ermittelte Abhängigkeit der Brechzahl n eines Mediums von der Wellenlänge λ des Lichts. Daneben existiert noch eine einfachere Beschreibung durch eine Gleichung nach Cauchy [1].

Auswirkungen der Dispersion

Dispersion der Phasengeschwindigkeit

Dispersion der Gruppengeschwindigkeit

Siehe auch

Quellenangaben

  1. Glassproperties.com Calculation of the Mean Dispersion of Glasses (in englischer Sprache)