Аномальная дисперсия света

Аномальная дисперсия — вид дисперсии света, при которой показатель преломления среды уменьшается с увеличением частоты световых колебаний.

d n / d w   < 0 {displaystyle dn/dw <0} ,

где n ( w ) {displaystyle n(w)} — показатель преломления среды,

w {displaystyle w} — частота волны.

Согласно современным представлениям и нормальная, и аномальная дисперсии представляют собой явления единой природы. Эта точка зрения основывается на электромагнитной теории света, с одной стороны, и на электронной теории вещества, — с другой. Термин «аномальная дисперсия» сохраняет сегодня лишь исторический смысл, поскольку «нормальная дисперсия» — это дисперсия вдали от длин волн, при которых происходит поглощение света данным веществом, а «аномальная дисперсия» — это дисперсия в области полос поглощения света веществом. Аномальная дисперсия обусловлена взаимодействием света с заряженными частицами, входящими в состав вещества и совершающими вынужденные колебания в переменном электромагнитном поле волны. Частота видимого света столь велика ( w ∼ 10 15 {displaystyle wsim 10^{15}} Гц), что существенны лишь вынужденные колебания внешних (наиболее слабо связанных) электронов атомов, молекул или ионов: эти электроны называют оптическими электронами. В процессе вынужденных колебаний оптических электронов в поле монохроматической волны с частотой w {displaystyle w} периодически изменяются дипольные электрические моменты молекул и последние излучают вторичные электромагнитные волны той же частоты w {displaystyle w} .

История открытия

В 1860 году французский физик Леру, проводя измерения показателя преломления для ряда веществ, неожиданно обнаружил, что пары иода преломляют синие лучи в меньшей степени, нежели красные. Леру назвал обнаруженное им явление аномальной дисперсией света.

Если при обычной дисперсии показатель преломления с ростом частоты увеличивается, то при аномальной дисперсии показатель преломления, наоборот, уменьшается. Явление аномальной дисперсии было детально исследовано немецким физиком Кундтом в 1871—1872 гг.

Последующие исследования аномальной дисперсии света показали, что наиболее интересные экспериментальные результаты получаются, когда вместо двух скрещенных призм используется, например, призма и интерферометр. Такая экспериментальная методика была применена известным русским физиком Д. С. Рождественским в начале XX века.