Нормальная и аномальная дисперсии

Еще в I веке нашей эры было известно, что стекло раскладывает естественный (белый) свет на цвета. Однако до И. Ньютона систематических исследований этого эффекта не проводилось. Поэтому изучение явления дисперсии связывают с именем Ньютона.

Проводя опыты с призмами, Ньютон пришел к выводу, что в белом свете присутствуют различные длины волн. Каждая из них преломляется на границе раздела двух сред по-разному, причем большей длине волны соответствует меньшее преломление. Поскольку угол преломления зависит от показателя преломления, то отсюда следует, что показатель преломления зависит от длины волны, т. е. . Показатель преломления определяет скорость распространения волны в среде , где – скорость света в вакууме, и поэтому скорость электромагнитных волн в среде также оказывается зависящей от длины волны или частоты. Явление зависимости скорости распространения электромагнитных волн в среде от частоты (длины волны) называется дисперсией.

До 1860 г. считалось, что уменьшение показателя преломления с ростом длины волны есть общее правило, которое стали называть нормальной дисперсией. Однако француз Леру обнаружил, что пары йода преломляют синие лучи меньше, чем красные. Он назвал это явление аномальной дисперсией. Аномальная дисперсия была детально исследована немецким ученым Кундтом в 1871–1872 гг. Он же выяснил, что в области аномальной дисперсии наблюдается сильное поглощение электромагнитных волн веществом.

Современная физика объясняет и нормальную, и аномальную дисперсии с единых позиций. Это объяснение основано на электромагнитной теории Максвелла и электронной теории вещества. Согласно этим представлениям, дисперсия является результатом взаимодействия электромагнитной волны с электронами вещества, причем нормальная дисперсия наблюдается вдали от линий поглощения, а аномальная – вблизи линий поглощения.