光的色散

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光通過三稜鏡後,因色散造成不同顏色折射至不同的角度, 讓白光形成可見光譜

光學中,對於不同的波長介質折射率n(λ)也不同,此令到白光在折射時,不同顏色的光線分開,這種現象就稱為光的色散。一般波長越小,折射率越大:藍色光折射率大,紅色光折射率小(見右圖)。

對於可見光, 一般的透明物質:

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,

法國數學家柯西發現折射率和光波長的關係,可以用一個級數表示:

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

其中B, C, D 是三個柯西色散係數,因不同的物質而不同。只須測定三個不同的波長下的折射率n(λ),代入柯西色散公式中可得到三個聯立方程式,解這組聯立方程式就可以得到這物質的三個柯西色散係數。有了三個柯西色散係數,就可以計算出其他波長下的折射率不需要再測量。

除了柯西色散公式之外,還有其他的色散公式,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[編輯]

 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[編輯]