光的色散

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光通過三棱镜后,因色散造成不同顏色折射至不同的角度, 讓白光形成可见光谱

光學中,对于不同的波长介质折射率n(λ)也不同,此令到白光在折射時,不同顏色的光線分開,这种现象就称为光的色散。一般波长越小,折射率越大:蓝色光折射率大,红色光折射率小(见右图)。

对于可见光, 一般的透明物质:

如果

\lambda_{\rm r}>\lambda_{\rm y}>\lambda_{\rm b}

那麼

1<n(\lambda_{\rm r})<n(\lambda_{\rm y})<n(\lambda_{\rm b})

或可用以下表示:

\frac{dn}{d\lambda} < 0,

法国数学家柯西发现折射率和光波长的关系,可以用一个级数表示:

 n(\lambda) = B + \frac {C}{\lambda^2} + \frac{D}{\lambda^4} + \cdots,

其中 B, C, D 是三个柯西色散係数,因不同的物质而不同。只须测定三个不同的波长下的折射率n(λ),代入柯西色散公式中可得到三个联立方程式,解这组联立方程式就可以得到这物质的三个柯西色散系数。有了三个柯西色散系数,就可以计算出其他波长下的折射率不需要再测量。

除了柯西色散公式之外,还有其他的色散公式,如 Hartmann色散公式、Conrady色散公式、Hetzberger色散公式等。

簡易的色散演示實驗[编辑]

 於日光下使用一桶水和一片鏡子可以觀察水的色散現象,色散現象需要較高之出射角以使色散角度增大以便於觀察,此演示實驗中鏡子即擔任此調整日光出射水面角度之工作。

參考資料[编辑]