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{{Translating|[[英語維基百科]]||tpercent=50|time=2019-01-28T12:00:24+00:00}}

在[[光學]]中，'''色散'''是指一道光中，光的[[相速度]]隨著頻率而改變。<ref>{{Cite book|url=https://www.worldcat.org/oclc/40200160|last=1882-1970.|first=Born, Max,|date=1999|publisher=Cambridge University Press|isbn=0521642221|edition=7th expanded ed|location=Cambridge|chapter=Principles of optics : electromagnetic theory of propagation, interference and diffraction of light|oclc=40200160}}</ref>擁有上述特性的介質，我們稱為[[色散性介質]]。提到色散，通常是指[[电磁辐射|電磁波]](包含[[光|可見光]])的性質，但此性質可以推廣至任何波動，例如聲波與地震波的色散、波浪的色散、或是遠距傳遞時[[传输线模型|傳輸線模型]]或[[光纖]]的色散。
[[File:Prism rainbow schema.png|缩略图|在一個色散的三稜鏡中，物質的色散效應使得不同顏色的光的折射角度不同，白光被分開。]]
在光學中，一個重要且常見的的色散現象為透過[[三稜鏡]]或是帶有[[色差]]的透鏡產生的光谱，不同顏色的光有著不同的[[折射]]角<ref>[http://www.proximion.com/about-dispersion Dispersion Compensation] Retrieved 25-08-2015.</ref>。在一些遠距傳輸的應用中，我們可以不考慮波的絕對相位，而只考慮[[波包]]的傳遞，在此情況下我們必須計算波包的色散，也就是頻率與不同群速度的波包的關係。

== 例子 ==
[[彩虹]]可能是最常見的色散現象，其是由於色散造成白光在空間上分成不同[[波长|波長]](不同顏色)的部分。除此之外，色散亦發生在其他情況中，例如[[群速度色散]]造成波包在光纖中隨著傳輸距離而消散。

== 歷史 ==
西元1666年，由牛頓所發現:太陽光(或日光燈等白色光)通過三棱鏡折射後，會被折射分散成紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫等七種主要顏色的彩色光 → 稱為光的色散，分散的可見光帶稱為可見光譜。

自然光通過[[三棱镜]]后，因光的色散造成不同顏色（实质上是不同[[频率]]）的光[[折射]]到不同的方向，形成[[可见光谱]]

== 材料色散及波導色散 ==
大部分情況下，色差色散指的是材料色散，也就是材料的[[折射率]]隨著頻率而改變。在[[波导管|波導管]]中，有另一種色散稱為''波導色散''，其中產生色散的原因是因為幾何結構。廣義來說，"波導"色散可以發生於波經過任何不均勻的結構，而不論波是否侷限在特定空間中傳遞。在波導管裡，兩種色散會同時出現。在光纖中，此兩種色散剛好互相抵銷，因而可以傳遞特定波長的波，對於快速光纖通訊助益高。

== 光學中的材料色散 ==
[[File:Mplwp dispersion curves.svg|right|thumb|320px|不同玻璃，真空折射率與波長的關係。可見光範圍以灰色區域表示。]]
<!-- 檔案不存在 [[File:Spidergraph Dispersion.GIF|320px|thumb|Influences of selected glass component additions on the mean dispersion of a specific base glass (''n''<sub>F</sub> valid for ''λ''&nbsp;=&nbsp;486&nbsp;nm (blue), ''n''<sub>C</sub> valid for ''λ''&nbsp;=&nbsp;656&nbsp;nm (紅色))<ref>[http://glassproperties.com/dispersion/ Calculation of the Mean Dispersion of Glasses]</ref>]] ，可從英文維基百科取得 -->
在光學上，材料色散有優點也有缺點。透過三稜鏡，光的色散為製作[[光谱仪]]以及[[分光輻射計]]的基礎。有時候也會透過[[全像]]光柵，來達成更顯著的分光效果。然而，在透鏡中的色散效應造成影像品質低落，在顯微鏡、望遠鏡及其他成像技術上可見一斑。

在均勻介質中，波傳遞的[[相速度]]為

:<math>v = \frac{c}{n}</math>

''c'' 為真空中的光速，而''n''為介質的折射率。

对于不同[[波长]]的光，[[介质]]的[[折射率]]''n''(''λ'')也不同。這個關係式通常由[[阿贝数]]可以計算出，或是由[[柯西等式]]或[[Sellmeier等式]]的係數求得。

由[[克拉莫-克若尼關係式]]，波長與實部折射率的關係與材料的吸收率有關，此吸收率由折射率的虛部(或稱[[消光係數]])。在非磁性物質中，克拉莫-克若尼關係式的''χ''為[[電極化率|電極化率''χ''<sub>e</sub>&nbsp;=&nbsp;''n''<sup>2</sup>&nbsp;−&nbsp;1.]]

对于[[可见光]]，一般的透明物质：

如果
:<math>\lambda_{\rm r}>\lambda_{\rm y}>\lambda_{\rm b}</math>
那麼
:<math>1<n(\lambda_{\rm r})<n(\lambda_{\rm y})<n(\lambda_{\rm b})</math>

或可用以下表达式表示：

:<math>\frac{dn}{d\lambda} < 0</math>

在此狀況下，此介質擁有''正常頻散''。然而，當折射率隨著波長增加而增加時(通常在紫外光區發現<ref>Born, M. and Wolf, E. (1980) "Principles of Optics, 6th ed." pg. 93. Pergamon Press.</ref>)，則介質被稱為擁有''反常頻散''。

[[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：

:<math> n(\lambda) = B + \frac {C}{\lambda^2} + \frac{D}{\lambda^4} + \cdots</math>

其中''B'', ''C'', ''D''是三个柯西色散係数，由物质的种类决定。只需测定三个不同波长的光的折射率''n''(''λ'')，代入柯西色散公式中，便可得到三个联立方程式。解这组联立方程式就可以得到这种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的光的折射率，而不需要再进行测量。

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。

== 群速度與相速度 ==
<br />

== 在波導中的情況 ==
<br />

== 寬頻中的高階色散 ==
<br />

== 寶石學 ==
<br />

== 顯影 ==
<br />

== 中子星輻射 ==
<br />
==簡易的色散演示實驗（其一）==

在日光下使用一桶水和一片鏡子就可以觀察光的色散現象了。为了便于观察现象，实验中光路需要較大的[[出射角]]来增大色散角度。此演示實驗中鏡子起到調整日光出射水面角度的作用。

== 参考文献 ==
{{Reflist|30em}}

== 参见 ==
{{Portal|物理}}
* [[光學頻譜]]

{{-}}
{{光学}}

[[Category:光学现象]]