Дисперсия света

Так как для любого монохроматического луча углы падения равны

углам отражения, показатель преломления в одной и той же среде разный для каждой длины волны λ. Поэтому, если на поверхность раздела сред будет падать не монохроматический, а «белый» свет, то после преломления отдельные его составляющие будут отклоняться по-разному и иметь разные углы преломления при одном и том же угле падения. Дисперсия определяется интенсивностью разложения света данным веществом. Наибольшее отклонение происходит у самых коротковолновых (фиолетовых) лучей, а наименьшее – у самых длинноволновых (красных) лучей. Таким образом, «белый» свет, переходя в более плотную прозрачную однородную среду, рассеивается или диспергирует. Причиной дисперсии света является неодинаковая скорость распространения электромагнитного излучения различных длин волн в прозрачной однородной среде. Обычно «n» определяют при указанных в табл. 1 длинах волн.

Таблица 1

Обозначение показателя преломления от условий его определения

Линия спектра водорода	Индекс линии	λ, нм	Обозначение показате-ля преломления
жёлтая	D	589,3	nD
красная	C	656,3	nC
синяя	F	486,1	nF
фиолетовая	G	434,0	nG

Показатель преломления, в зависимости от условий его определения, содержит подстрочный и надстрочный индекс (например, , ). Верхний индекс показывает температуру (в ⁰С), а нижний индекс –длину волны (в нм), при которой производилось измерение.

В рефрактометрии часто используется показатель n_∞, значение которого определяют экстраполяцией зависимости n = f(λ) до бесконечно больших длин волн. Такая экстраполяция осуществляется обычно по формуле Коши:

n = n_∞ + b/λ. (6)

Константы n_∞ и b определяют, измерив n при разных λ (например λ_F и λ_С – линий спектра водорода). В большинстве случаев определяют не n_∞, а n_D желтой линии спектра натрия (D-линии).

На практике используются следующие способы выражения дисперсии света.

1. Средняя дисперсия:

Δn_FC = (n_F − n_C)∙10⁴. (7)

2. Коэффициент дисперсии или число Аббе:

(8)

3. Удельная дисперсия:

(9)

где ρ – плотность вещества.

4. Частные дисперсии:

(10)

5. Относительная дисперсия: (11)

Средняя дисперсия, n_F – n_C, частные дисперсии и число Аббе служат важнейшими характеристиками оптических материалов. Относительная дисперсия и родственные ей функции применяют для групповой идентификации углеводородов и анализа нефтяных фракций.

Наиболее часто используемыми длинами волн являются Н_α-линия при 653,3 нм, Н_β-линия при 486,1 нм и D-линия натрия на 589,4. Значения величин молярной рефракции (R) зависят от того, какая линия выбрана.