Dispersão (óptica)

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Modelo de dispersão da luz

A dispersão na óptica é o fenômeno que causa a separação de uma onda em várias componentes espectrais com diferentes frequências, por causa da dependência da velocidade da onda com sua frequência, ao se mudar a densidade do meio, ondas de diferentes frequências irão tomar diversos ângulos na refracção. Há dois tipos de fonte de dispersão material (influenciada pela densidade do meio) e por dispersão no guia de ondas, que por causa das soluções do modo transverso para ondas confinadas lateralmente em um guia de ondas finito, normalmente dependendo da frequência das ondas (tamanho relativo da onda, do comprimento de onda e do guia de ondas). Dispersão material em ondas electromagnéticas, a velocidade da fase de uma onda é dada pelo meio onde:

v = \frac{c}{n}

Onde:c é a velocidade da luz no vácuo e n é o índice de refração do meio.

Em geral, o índice de refracção é uma função da freqüência, ou alternativamente, com respeito ao comprimento de onda. O comprimento de onda depende do índice de refração do material de acordo com a fórmula. O efeito mais freqüentemente visto da dispersão é a separação da luz branca no espectro de luz por um prisma. Como um prisma é mais denso que o ambiente, para cada freqüência há um ângulo de refração diferente, como a cor branca é uma composição de todas as cores, ou a sobreposição de várias ondas de diferentes freqüências, se dá a dispersão separando cada uma dessas freqüências por um ângulo de refração diferente. Para a luz visível, e para a maioria das matérias transparentes temos: 1 <n (λ Vermelho) <n (λ Amarelo) <n (λ Azul), ou alternativamente, que significa que o índice de refração n decai conforme se aumenta o comprimento de onda λ. Na interface de tal material com o ar ou vácuo, a Lei de Snell prevê que a luz incidente com ângulo θ será refractada por um ângulo θ'=arcsin(sin(θ)/n). dessa forma a luz azul será mais inclinada que a vermelha, resultando no efeito de arco-íris.

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