光的色散

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自然光通過三稜鏡後,因色散造成不同顏色折射至不同的角度,形成可見光譜

光學中,對於不同波長的光,介質折射率n(λ)也不同。此令自然光(由多種波長的光混合組成)在穿過介質時被折射,而組成自然光的不同波長的光線分開,這種現象稱為自然光的色散,簡稱光的色散。這裡的光是指自然光,指通常人類用眼睛看到的光。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)。

光的色散現象說明光在介質中的速度 v=c/n(或折射率n)隨光的頻率 f 而變。光的色散證明了光具有波動性。光的色散是人類探索和了解光及光的特性的基本實驗現象。光的色散可以用三稜鏡衍射光柵干涉儀等來實現。

對於可見光,一般的透明物質:

如果

那麼

或可用以下表示:

,

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:

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]