• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Dyspersja - optyka

    Przeczytaj także...
    Spektroskopia – nauka o powstawaniu i interpretacji widm powstających w wyniku oddziaływań wszelkich rodzajów promieniowania na materię rozumianą jako zbiorowisko atomów i cząsteczek. Spektroskopia jest też często rozumiana jako ogólna nazwa wszelkich technik analitycznych polegających na generowaniu widm.Długość fali – najmniejsza odległość pomiędzy dwoma punktami o tej samej fazie drgań (czyli pomiędzy dwoma powtarzającymi się fragmentami fali – zob. rysunek). Dwa punkty fali są w tej samej fazie, jeżeli wychylenie w obu punktach jest takie samo i oba znajdują się na etapie wzrostu (lub zmniejszania się). Jeżeli w jednym punkcie wychylenie zwiększa się a w drugim maleje, to punkty te znajdują się w fazach przeciwnych.
    Achromat – układ optyczny (np. obiektyw), grupa dwóch soczewek - skupiającej i rozpraszającej - zrobionych z gatunków szkła o różnej dyspersji (np. szkła kronowego i flintowego) połączonych razem. Umożliwia korekcję aberracji chromatycznej dla światła o dwóch określonych długościach fal (zazwyczaj dla światła czerwonego i niebieskiego). Dla światła o innych długościach fal aberracja nie zostaje całkowicie wyeliminowana, ale znacznie zmniejszona (jest to tzw. chromatyzm wtórny).
    Rozszczepienie światła białego w pryzmacie o dużej (u góry) i małej (na dole) dyspersji

    Dyspersja w optyce – zależność współczynnika załamania ośrodka od częstotliwości fali świetlnej. Jednym ze skutków dyspersji jest to, że wiązki światła o różnych barwach (długościach fal), padające na granicę ośrodków pod kątem innym od zera, załamują się pod różnymi kątami. Efekt ten można zaobserwować, gdy światło białe pada na pryzmat i ulega rozszczepieniu na barwy tęczy.

    Pryzmat – bryła z materiału przezroczystego o co najmniej dwóch ścianach płaskich nachylonych do siebie pod kątem (tzn. kątem łamiącym pryzmatu).Aberracja chromatyczna, chromatyzm – cecha soczewki lub układu optycznego, wynikająca z różnych odległości ogniskowania (ze względu na różną wartość współczynnika załamania) dla poszczególnych barw widmowych światła (różnych długości fali światła). W rezultacie występuje rozszczepienie światła, które widoczne jest na granicach kontrastowych obszarów pod postacią kolorowej obwódki (zobacz zdjęcie obok).

    Współczynnik załamania światła wynika z prędkości rozchodzenia się światła w ośrodku. W optyce za dyspersję uznaje się też zależność prędkości rozchodzenia się światła od innych czynników np. w falowodzie określa się dyspersję modową, w której prędkość ruchu modu wzdłuż falowodu zależy od jego drogi w falowodzie.

    Dyspersja chromatyczna – w technice i telekomunikacji światłowodowej jest to zależność współczynnika załamania światła włókna światłowodowego od długości fali (częstotliwości), co oznacza zależność prędkości propagacji sygnału w światłowodzie od długości fali.Flint – szkło optyczne o wysokiej zdolności rozszczepiania światła. Razem ze szkłem crown stosowany do korekcji aberracji chromatycznej w układach optycznych np. obiektywach achromat. Szkło flint ma współczynnik załamania światła w granicach 1,55-1,9.

    Zależność współczynnika załamania światła od długości fali światła nazywana jest współczynnikiem dyspersji i jest parametrem określającym własności minerałów. Minerały o dużej dyspersji odpowiednio oszlifowane mienią się różnymi barwami w wyniku rozszczepiania światła białego.

    Światłowód – przezroczysta struktura (włóknista, warstwowa lub paskowa), w której odbywa się propagacja światła.Częstotliwość (częstość) – wielkość fizyczna określająca liczbę cykli zjawiska okresowego występujących w jednostce czasu. W układzie SI jednostką częstotliwości jest herc (Hz). Częstotliwość 1 herca odpowiada występowaniu jednego zdarzenia (cyklu) w ciągu 1 sekundy. Najczęściej rozważa się częstotliwość w ruchu obrotowym, częstotliwość drgań, napięcia, fali.

    Dyspersja w optyce jest szczególnym przypadkiem ogólniejszego zjawiska dyspersji fali, które oznacza zależność prędkości fazowej i grupowej fali od jej częstotliwości, a tym samym i długości. W ośrodku niedyspersyjnym, gdzie ta zależność nie występuje, prędkość fazowa fali jest jednakowa dla wszystkich długości fal i jest równa prędkości grupowej. Przykładem niedyspersyjnego rozchodzenia się światła jest rozchodzenie się fali elektromagnetycznej w próżni.

    W fizyce i optyce linie Fraunhofera są zestawem linii spektralnych, które otrzymały swoją nazwę po niemieckim fizyku Josephie von Fraunhoferze (1787-1826). Linie te były pierwotnie obserwowane jako ciemne kształty w optycznym widmie Słońca.Próżnia – w rozumieniu tradycyjnym pojęcie równoważne pustej przestrzeni. We współczesnej fizyce, technice oraz rozumieniu potocznym pojęcie próżni ma zupełnie odmienne konotacje.

    Jednak dla niemalże każdego materiału rozchodzenie się światła jest dyspersyjne.

    Dla fali elektromagnetycznej rozchodzącej się w jonosferze i wielu innych ośrodkach iloczyn prędkości fazowej i grupowej jest stały i wynosi

    Prędkość grupowa jest mniejsza lub równa prędkości światła w próżni, a prędkość fazowa jest równa lub większa od prędkości światła.

    Przyrząd optyczny, urządzenie optyczne – urządzenie służące do zmieniania drogi promieni świetlnych, a czasem także promieni niektórych innych form promieniowania elektromagnetycznego. W zależności od konstrukcji, służyć może do różnych celów, jak np. obserwacji obiektów trudno lub wręcz w ogóle nierozpoznawalnych za pomocą nieuzbrojonego ludzkiego oka (obiektów zbyt małych), obserwacji obiektów zasłoniętych dla bezpośredniej obserwacji, projekcji lub ekspozycji obrazów, nadania oświetleniu odpowiedniego kierunku i kształtu, lub też korekty wad wzroku.Fala – zaburzenie rozprzestrzeniające się w ośrodku lub przestrzeni. W przypadku fal mechanicznych cząstki ośrodka, w którym rozchodzi się fala, oscylują wokół położenia równowagi, przy czym przenoszą energię z jednego miejsca do drugiego bez transportu jakiejkolwiek materii.

    Ogólniej, tak zwana relacja dyspersji może być zapisana w postaci: ,

    gdzie: liczba falowa, a – długość fali, – prędkość światła w próżni, – współczynnik załamania światła.

    Szczegółowa zależność określa własności fali.

    Zdjęcie fotograficzne (zdjęcie, fotografia) – ogólna nazwa czegoś, co zostało sfotografowane, czyli sam obraz zapisany dowolną techniką fotograficzną.Apochromat (z gr. apó – od, chrōma – barwa, chrōmatos – dopełniacz barwy, apochrōmatos – odbarwiony) jest to obiektyw zrobiony z układu co najmniej dwóch soczewek, ze szkła optycznego różnych gatunków o różnych współczynnikach załamania i różnych dyspersjach – zależnościach współczynnika załamania światła od długości fali. Dzięki takiemu zestawieniu korygowana jest aberracja chromatyczna dla większego zakresu fal, np. dla barwy czerwonej, niebieskiej i żółtozielonej, czasami nawet w większym zakresie fal – od podczerwieni do nadfioletu, jeżeli jest to potrzebne w zastosowaniach naukowych lub technicznych.

    Miara dyspersji[]

    Miarą dyspersji dla danej długości fali jest pochodna współczynnika załamania po długości fali lub po liczbie falowej:

    Aby liczbowo określić wielkość dyspersji w całym zakresie światła widzialnego, definiuje się dyspersję średnią, czyli:

    Optyka to dział fizyki, zajmujący się badaniem natury światła, prawami opisującymi jego emisję, rozchodzenie się, oddziaływanie z materią oraz pochłanianie przez materię. Optyka wypracowała specyficzne metody pierwotnie przeznaczone do badania światła widzialnego, stosowane obecnie także do badania rozchodzenia się innych zakresów promieniowania elektromagnetycznego - podczerwieni i ultrafioletu - zwane światłem niewidzialnym.Gwiazda – kuliste ciało niebieskie stanowiące skupisko powiązanej grawitacyjnie materii w stanie plazmy bądź zdegenerowanej. Przynajmniej przez część swojego istnienia gwiazda w sposób stabilny emituje powstającą w jej jądrze w wyniku procesów syntezy jądrowej atomów wodoru energię w postaci promieniowania elektromagnetycznego, w szczególności światło widzialne. Gwiazdy zbudowane są głównie z wodoru i helu, prawie wszystkie atomy innych cięższych pierwiastków znajdujące się we Wszechświecie powstały w efekcie zachodzących w nich przemian jądrowych lub podczas wieńczących ich istnienie wybuchów.
    ,

    gdzie: – współczynnik załamania dla światła niebieskiego (linia Fraunhofera F – 486,1 nm), – współczynnik załamania dla światła czerwonego (linia Fraunhofera C – 656,3 nm).

    Dyspersją względną (zdolnością rozszczepiającą) nazywa się stosunek dyspersji średniej do refrakcji żółtej linii sodu D (589,6 nm):

    Szkło − według amerykańskiej normy ASTM-162 (1983) szkło zdefiniowane jest jako nieorganiczny materiał, który został schłodzony do stanu stałego bez krystalizacji.Spektroskop – przyrząd służący do przeprowadzania zdalnej analizy poprzez badanie widma odpowiadającego określonemu rodzajowi promieniowania (np. promieniowanie świetlne, rentgenowskie, akustyczne).
    .

    Dla typowego szkła . Dla szkła flint dyspersja jest wysoka osiągając wartość .

    Modowa dyspersja polaryzacyjna (w polskiej terminologii stosuje się także krótszą nazwę: dyspersja polaryzacyjna; w terminologii angielskiej: Polarization Mode Dispersion, w skrócie PMD) – forma dyspersji modowej, gdy dwie różne polaryzacje światła w światłowodzie, (które zwykle przemieszczają w jednakowym czasie), z powodu przypadkowych niedoskonałości medium i jego asymetrii, przemieszczają się z różnymi prędkościami, powodując przypadkowe rozprzestrzenianie impulsów optycznych.Tęcza – zjawisko optyczne i meteorologiczne, występujące w postaci charakterystycznego wielobarwnego łuku, widocznego, gdy Słońce oświetla krople wody w atmosferze ziemskiej. Tęcza powstaje w wyniku rozszczepienia światła, załamującego się i odbijającego wewnątrz kropli wody (np. deszczu) o kształcie zbliżonym do kulistego.

    Odwrotność dyspersji względnej nosi nazwę liczby Abbego.

    Praktyczne znaczenie dyspersji[]

    Dzięki rozszczepieniu światła możliwy jest dokładny pomiar natężenia promieniowania dla różnych długości fali. Służy do tego spektroskop optyczny. W oparciu o który powstała duża gałąź fizyki zwana spektroskopią. Przykładowo, dzięki niemu możliwa jest zdalna obserwacja wielu właściwości świecących ciał, można wyznaczyć temperaturę odległej gwiazdy, zbadać substancje w niej zawarte, określić prędkość ruchu.

    Prędkość grupowa – wielkość opisująca rozchodzenie się fal nieharmonicznych (innych niż sinusoidalne) w sytuacji, gdy natężenie fali nie wpływa na prędkość ruchu fali.Jonosfera – zjonizowana warstwa atmosfery występująca powyżej 50–60 km nad powierzchnią Ziemi (do wysokości 1000 km) w termosferze.

    W niektórych przyrządach optycznych dyspersja może powodować wady obrazu nazywane aberracją chromatyczną. Powoduje ona powstawanie na zdjęciu kolorowej obwódki wokół jasnych elementów na ciemnym tle.

    Zjawisko załamania (refrakcji) zachodzi dla fal o różnej częstotliwości z różną siłą (dla ośrodków dyspersyjnych). W zakresie światła widzialnego wzrost częstotliwości powoduje spadek prędkości fali. Dla pewnych, szczególnych częstotliwości fal elektrony przezroczystego materiału wpadają w rezonans. Efektem tego zjawiska jest zniekształcenie zmian współczynnika załamania dla częstotliwości w pewnym małym zakresie, gdzie wraz ze wzrostem częstotliwości fali może nawet rosnąć jej prędkość, co będzie powodować zmniejszenie kąta załamania.

    Światło widzialne – ta część promieniowania elektromagnetycznego, na którą reaguje siatkówka oka człowieka w procesie widzenia.Liczba Abbego jest to jedna z liczb podobieństwa. Używana w fizyce i optyce, charakteryzuje stosunek refrakcji do dyspersji materiału. Liczbowo równa jest odwrotności zdolności rozszczepiającej (dyspersji względnej), zatem zdefiniowana jest wzorem:

    Ponieważ załamanie światła widzialnego zależy od częstotliwości, to przy dyspersji normalnej najsłabiej załamuje się światło czerwone, a najbardziej fioletowe (o najwyższej częstości). Zjawisko to wykorzystuje się do budowy soczewek korygujących aberrację chromatyczną (zob. achromat, apochromat).

    Refrakcja - zmiana kierunku rozchodzenia się fali (załamanie fali) związana ze zmianą jej prędkości, gdy przechodzi do innego ośrodka. Zmiana prędkości wiąże się ze zmianą długości fali, podczas gdy częstotliwość pozostaje stała.Rezonans – zjawisko fizyczne zachodzące dla drgań wymuszonych, objawiające się wzrostem amplitudy drgań układu drgającego dla określonych częstotliwości drgań wymuszających. Częstotliwości dla których drgania mają największą amplitudę nazywa się częstotliwością rezonansową. Dla tych częstotliwości, nawet małe okresowe siły wymuszające mogą wytwarzać drgania o znacznej amplitudzie. Wiele systemów ma wiele odrębnych częstotliwości rezonansowych.

    Dyspersją nazywa się także zależność prędkości rozchodzenia się fali od innych czynników, na przykład w światłowodzie (zob. dyspersja chromatyczna).

    Zobacz też[]

  • modowa dyspersja polaryzacyjna
  • właściwości fizyczne i chemiczne minerałów



  • w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)

    Warto wiedzieć że... beta

    Promieniowanie elektromagnetyczne (fala elektromagnetyczna) – rozchodzące się w przestrzeni zaburzenie pola elektromagnetycznego.

    Reklama