В чем измеряется дисперсия в оптике

Компенсатор дисперсии (DCM)

Оптическое волокно и некоторые компоненты систем DWDM подвержены хроматической дисперсии. Показатель преломления волокна зависит от длины волны сигнала, что приводит к зависимости скорости распространения сигнала от длины волны (материальная дисперсия). Даже если показатель преломления не зависел бы от длины волны, сигналы разных длин волн все равно распространялись бы с разной скоростью из-за внутренних геометрических свойств волокна (волноводная дисперсия). Результирующее воздействие материальной и волноводной дисперсий называется хроматической дисперсией.

Хроматическая дисперсия приводит к уширению оптических импульсов по мере их распространения по волокну. При большой протяженности линии связи это проявляется в том, что близко идущие импульсы начинают перекрываться, ухудшая качество сигнала. Т.о. чем больше расстояние и скорость передачи данных в DWDM системах и чем плотнее расположены оптические каналы, тем большее воздействие оказывает хроматическая дисперсия на качество сигнала. Хроматическая дисперсия искажает фронт импульсов оптического сигнала и в диапазоне 1550 нм составляет 17пс / (нм на 1 км) при учете использования оптического волокна G.652 стандарта.

Эффект дисперсии обусловлен зависимостью скорости распространения света в веществе от его частоты (длины волны). Т.о. при прохождении сигнала по оптическому волокну разные длины волн смещаются относительно друг друга и импульсы сигнала становятся менее выраженными, со слабо выраженными пиками и в итоге импульсы становятся размытыми и сложнее читаемыми. Для того, что бы сигнал стал вновь читаемым нужно использовать среду передачи данных, в которой скорость распространения света в зависимости от его частоты изменится в обратную сторону.

Что такое компенсатор дисперсии (DCM) и зачем он нужен?

Компенсатор дисперсии (Dispersion Compensation Module) – пассивное устройство, предназначенное для исправления формы оптических сигналов.

Компенсаторы дисперсии позволяют восстановить фронт импульсов сигнала, искаженных из-за эффекта дисперсии при прохождении по оптической линии связи.

Рисунок 1. Упрощенная схема искажения импульсов в DWDM системе при прохождении через оптическое волокно с его последующим восстановлением с помощью компенсатора дисперсии (DCM)

Компенсатор дисперсии (DCM) представляет собой устройство с катушкой особого оптического волокна DCF (dispersion compensation fibre), которое имеет отрицательное значение хроматической дисперсии, при прохождении по которому оптического сигнала восстанавливается фронт импульсов этого сигнала. Данный тип устройств является пассивным.

Какие бывают компенсаторы хроматической дисперсии (DCM)?

По принципу действия, DCM разделяются на два типа:

• на базе волокна с отрицательной хроматической дисперсией, в котором волокно с компенсацией дисперсии (DCF) является основным компонентом при статическом подавлении хроматической дисперсии. Его отрицательная хроматическая дисперсия в несколько раз превышает положительную хроматическую дисперсию одномодового волокна.
• на базе дискретных компонентов, таких как брэгговские дифракционные решетки. Компенсаторы дисперсии DCM FBG вносят меньшие проходные потери и меньшие задержки в сигнал, по сравнению с DCM на базе волоконных компенсаторов.

Есть несколько номиналов DCM, компенсирующих хроматическую дисперсию на 10км, 20км, 40км, 60км, 80км, 100км, 120км и т.д. (из расчета дисперсии в G.652 волокне).

На оптических линиях протяженностью до 80 км применение компенсаторов дисперсии, как правило, не требуется (не считая DWDM модулей 16G FC и 25GE). Большую длину рекомендуется компенсировать. Например, на оптической линии в 120 км, нужно поставить компенсатор на ~ 40 км (с применением DWDM транспондеров 10ГБит/с).

Где должен быть установлен компенсатор дисперсии в DWDM системе?

Компенсатор дисперсии может быть установлен в разных местах оптической DWDM системы. Если установить компенсатор дисперсии (DCM) в начале оптической трассы, то прохождение сигнала через него сначала приведет к искажению сигнала, а далее, по мере прохождения оптической трассы, оптическая линия восстановит сигнал, компенсируя воздействие DCM. Если установить компенсатор дисперсии в конце трассы, то по мере прохождения трассы сигналы будут искажены и в конце, после прохождения DCM, фронт импульсов будет восстановлен.

Так как компенсатор дисперсии вносит значительное затухание, выбор места установки DCM в большей степени определяется именно этим параметром, если затухание сигнала не оказывает особого влияния на выбор места установки, нужно руководствоваться наличием свободного стойко-места в обеих из точек при установке DWDM системы, либо произвольно установить в конце или начале оптической линии.

В случае установки двух каскадов EDFA усилителей, оптимальным местом установки компенсатора дисперсии является установка между усилительными каскадами.

Таблица 13.1. Длина регенерационного участка L в км при различной скорости передачи по различным типам волокон

Рекомендация	G.652	G.653	G.655
Коэффициент дисперсии D	16-19	3,5-4
L км при B = 10 Гбит/с	100-120

Купить Компенсаторы дисперсии (DCM) — Интернет-Магазин SHOP.DWDM.RU

Компания ДВДМ.РУ предлагает широкий выбор компенсаторов дисперсии (DCM) по выгодным ценам, имеет обширный склад, позволяющий клиентам оперативно покупать требуемое оборудование. Вы можете отправить свой запрос по следующим контактным данным:

Телефон: +7 (499) 409-29-50;
Электронная почта: sales@dwdm.ru.

Какие бывают виды дисперсии в оптическом волокне?

Межмодовая дисперсия возникает в многомодовом волокне (Мulti Мode Fibre) из-за разности скоростей несущих мод.

Поляризационная модовая и хроматическая дисперсии бывают в одномодовых оптических волокнах (Single Mode Fibre). Величина хроматической дисперсии зависит от длины волны и чистоты ОВ. Сердцевина одномодового волокна имеет форму не идеального цилиндра, поэтому поляризационная модовая дисперсия появляется вследствие запаздывания одной составляющей световой волны от другой.

Дисперсия (оптика) — Dispersion (optics)

Зависимость фазовой скорости от частоты В дисперсионной призме материальная дисперсия (a длина волны -зависимый показатель преломления ) заставляет разные цвета преломлять под разными углами, разделяя белый свет на спектр.A компактная люминесцентная лампа видно через призму Амичи

В оптике, дисперсия — это явление, при котором фазовая скорость волны зависит от ее частоты. Среды, обладающие этим общим свойством, могут быть названы дисперсионными средами. Иногда термин хроматическая дисперсия используется для специфичности. Хотя этот термин используется в области оптики для описания света и других электромагнитных волн, дисперсия в том же смысле может применяться к любому виду волнового движения, например, акустической дисперсии. в случае звуковых и сейсмических волн, в гравитационных волнах (океанские волны) и для телекоммуникационных сигналов вдоль линий передачи (например, коаксиального кабеля ) или оптическое волокно.

В оптике одним из важных и известных последствий дисперсии является изменение угла преломления разных цветов света, как видно в спектре, создаваемом дисперсионным призма и в хроматическая аберрация линз. При разработке составных ахроматических линз, в которых хроматическая аберрация в значительной степени устранена, используется количественная оценка дисперсии стекла, задаваемая его числом Аббе V, где более низкие числа Аббе соответствуют большей дисперсии по сравнению с видимый спектр. В некоторых приложениях, таких как телекоммуникации, абсолютная фаза волны часто не важна, а важна только передача волновых пакетов или «импульсов»; в этом случае нас интересуют только вариации групповой скорости с частотой, так называемая дисперсия групповой скорости.

• 1 Примеры
• 2 Материальная и волноводная дисперсия
• 3 Материальная дисперсия в оптике
• 4 Дисперсия групповой скорости
• 5 Контроль дисперсии
• 6 В волноводах
• 7 Дисперсия высшего порядка в широкой полосе пропускания
• 8 Пространственная дисперсия
• 9 В геммологии
• 10 Визуализация
• 11 Излучение пульсаров
• 12 См. Также
• 13 Ссылки
• 14 Внешние ссылки

Примеры

Наиболее знакомым примером дисперсии, вероятно, является радуга, в котором дисперсия вызывает пространственное разделение белого света на компоненты с разными длинами волн (разные цвета ). Однако дисперсия также влияет на многие другие обстоятельства: например, дисперсия групповой скорости (GVD) заставляет импульсы распространяться в оптических волокнах, ухудшая качество сигналов по длинные дистанции; кроме того, компенсация между дисперсией групповой скорости и нелинейными эффектами приводит к солитонным волнам.

Материальная и волноводная дисперсия

Чаще всего хроматическая дисперсия относится к дисперсии объемного материала, то есть к изменению показателя преломления с оптической частотой. Однако в волноводе также наблюдается явление волноводной дисперсии, и в этом случае фазовая скорость волны в структуре зависит от ее частоты просто из-за геометрии структуры. В более общем смысле «волноводная» дисперсия может возникать для волн, распространяющихся через любую неоднородную структуру (например, фотонный кристалл ), независимо от того, ограничены ли волны какой-либо областью. В волноводе обычно присутствуют оба типа дисперсии, хотя они не являются строго аддитивными. Например, в волоконной оптике дисперсия материала и волновода может эффективно компенсировать друг друга, создавая длину волны с нулевой дисперсией, что важно для быстрой волоконно-оптической связи.

Дисперсия материала в оптике

Изменение показателя преломления в зависимости от длины волны вакуума для различных стекол. Длины волн видимого света заштрихованы серым. Влияние добавок выбранных стеклянных компонентов на среднюю дисперсию конкретного базового стекла (n F действительно для λ = 486 нм (синий), n C действительно для λ = 656 нм (красный))

Дисперсия материала может быть желательным или нежелательным эффектом в оптических приложениях. Рассеивание света стеклянными призмами используется для создания спектрометров и спектрорадиометров. Голографические решетки также используются, поскольку они позволяют более точно различать длины волн. Однако в линзах дисперсия вызывает хроматическую аберрацию, нежелательный эффект, который может ухудшать изображения в микроскопах, телескопах и фотографических объективах.

фазовая скорость, v волны в данной однородной среде определяется как

В общем, показатель преломления является некоторой функцией частоты f света, таким образом, n = n (f), или, альтернативно, относительно длины волны n = n (λ). Зависимость показателя преломления материала от длины волны обычно определяется количественно его числом Аббе или его коэффициентами в эмпирической формуле, такой как Коши или уравнения Селлмейера.

. Соотношения Крамерса – Кронига, зависимость действительной части показателя преломления от длины волны связана с поглощением материала , описываемым мнимой частью показателя преломления (также называемой коэффициент экстинкции ). В частности, для немагнитных материалов (μ = μ0 ) восприимчивость χ, которая появляется в соотношениях Крамерса – Кронига, представляет собой электрическую восприимчивость χe= n — 1.

Наиболее часто наблюдаемым следствием дисперсии в оптике является разделение белого света на цветовой спектр с помощью призмы. Из закона Снеллиуса можно видеть, что угол преломления света в призме зависит от показателя преломления материала призмы. Поскольку этот показатель преломления зависит от длины волны, отсюда следует, что угол, под которым преломляется свет, также будет изменяться с длиной волны, вызывая угловое разделение цветов, известное как угловая дисперсия.

Для видимого света показатели преломления n большинства прозрачных материалов (например, воздуха, очков) уменьшаются с увеличением длины волны λ:

В этом случае среда считается, что имеет нормальную дисперсию. Принимая во внимание, что если индекс увеличивается с увеличением длины волны (что обычно имеет место в ультрафиолете), считается, что среда имеет аномальную дисперсию.

На границе такого материала с воздухом или вакуумом (индекс ~ 1) закон Снеллиуса предсказывает, что свет, падающий под углом θ к нормали , будет преломляться под углом arcsin (грех θ / п). Таким образом, синий свет с более высоким показателем преломления будет изгибаться сильнее, чем красный свет, что приведет к хорошо известному узору радуга.

Дисперсия групповой скорости

Временная эволюция короткого импульса в гипотетической диспергирующей среде (k = w ^ 2), показывающая, что более длинные компоненты распространяются быстрее, чем более короткие длины волн (положительная ДГС), что приводит к чирпу и уширение импульса.

Помимо простого описания изменения фазовой скорости по длине волны, более серьезное последствие дисперсии во многих приложениях называется дисперсией групповой скорости. Хотя фазовая скорость v определяется как v = c / n, это описывает только одну частотную составляющую. Когда разные частотные составляющие объединяются вместе, например, при рассмотрении сигнала или импульса, часто больше интересует групповая скорость, которая описывает скорость, с которой импульс или информация, наложенная на волну (модуляция), распространяется.. В сопровождающей анимации видно, что сама волна (оранжево-коричневая) движется с фазовой скоростью, которая намного превышает скорость огибающей (черная), которая соответствует групповой скорости. Этот импульс может быть сигналом связи, например, и его информация распространяется только с групповой скоростью, даже если он состоит из волновых фронтов, продвигающихся с большей скоростью (фазовая скорость).

Можно вычислить групповую скорость из кривой показателя преломления n (ω) или более непосредственно из волнового числа k = ωn / c, где ω — радианная частота ω = 2πf. В то время как одно выражение для фазовой скорости — это v p = ω / k, групповая скорость может быть выражена с использованием производной : v g = dω / dk. Или в терминах фазовой скорости v p,

Когда присутствует дисперсия, групповая скорость не только не будет равна фазовой скорости, но, как правило, сама будет меняться в зависимости от длины волны. Это известно как дисперсия групповой скорости (ДГС) и вызывает уширение короткого светового импульса, поскольку различные частотные компоненты в пределах импульса перемещаются с разной скоростью. Дисперсия групповой скорости количественно определяется как производная обратной величины групповой скорости относительно радианной частоты, что приводит к дисперсии групповой скорости = dk / dω.

Если световой импульс распространяется через материал с положительной дисперсией групповой скорости, то компоненты с более короткой длиной волны распространяются медленнее, чем компоненты с большей длиной волны. Таким образом, импульс становится положительно чирпированным или повышающим чирпом, частота которого увеличивается со временем. С другой стороны, если импульс проходит через материал с отрицательной дисперсией групповой скорости, компоненты с более короткой длиной волны перемещаются быстрее, чем более длинные, и импульс становится отрицательно чирпированным или чирпированным, уменьшаясь по частоте со временем.

Параметр дисперсии групповой скорости:

часто используется для количественной оценки ДГС, которая пропорциональна D через отрицательный коэффициент:

По мнению некоторых авторов, среда имеет нормальную дисперсию / аномальную дисперсию для определенной длины волны вакуума λ 0, если вторая производная показателя преломления, вычисленного в λ 0, положительна. / отрицательный или, что то же самое, если D (λ 0) отрицательный / положительный. Это определение касается дисперсии групповой скорости, и его не следует путать с определением, данным в предыдущем разделе. Эти два определения в целом не совпадают, поэтому читатель должен понимать контекст.

Контроль дисперсии

Результатом GVD, будь то положительный или отрицательный, в конечном итоге является расширение импульса во времени. Это делает управление дисперсией чрезвычайно важным в системах оптической связи на основе оптического волокна, поскольку, если дисперсия слишком высока, группа импульсов, представляющая поток битов, будет распространяться во времени и сливаться, делая поток битов неразборчивым. Это ограничивает длину волокна, по которому сигнал может быть отправлен без регенерации. Одним из возможных ответов на эту проблему является отправка сигналов по оптическому волокну на длине волны, на которой ДГС равна нулю (например, около 1,3–1,5 мкм в волокнах кремнезема ), поэтому импульсы на этой длине волны рассеивание минимально. Однако на практике этот подход вызывает больше проблем, чем решает, потому что нулевой GVD недопустимо усиливает другие нелинейные эффекты (такие как четырехволновое смешение ). Другой возможный вариант — использовать импульсы солитона в режиме отрицательной дисперсии, форме оптического импульса, который использует нелинейно-оптический эффект для самоподдержания своей формы. Однако у солитонов есть практическая проблема, заключающаяся в том, что они требуют, чтобы в импульсе поддерживался определенный уровень мощности, чтобы нелинейный эффект имел правильную силу. Вместо этого решение, которое в настоящее время используется на практике, состоит в том, чтобы выполнить компенсацию дисперсии, обычно путем согласования волокна с другим волокном с дисперсией противоположного знака, чтобы компенсировать эффекты дисперсии; такая компенсация в конечном итоге ограничена нелинейными эффектами, такими как самомодуляция фазы, которые взаимодействуют с дисперсией, что очень затрудняет отмену.

Контроль дисперсии также важен в лазерах, которые производят короткие импульсы. Общая дисперсия оптического резонатора является основным фактором при определении длительности импульсов, излучаемых лазером. Пара призм может быть расположена для получения чистой отрицательной дисперсии, которую можно использовать для уравновешивания обычно положительной дисперсии лазерной среды. Дифракционные решетки также могут использоваться для создания дисперсионных эффектов; они часто используются в системах мощных лазерных усилителей. Недавно была разработана альтернатива призм и решеткам: чирпированные зеркала. Эти диэлектрические зеркала имеют покрытие, так что разные длины волн имеют разную длину проникновения и, следовательно, разные групповые задержки. Слои покрытия могут быть адаптированы для достижения чистой отрицательной дисперсии.

В волноводах

Волноводы обладают высокой дисперсией из-за их геометрии (а не только из-за их состава материала). Оптические волокна представляют собой своего рода волновод для оптических частот (света), широко используемых в современных телекоммуникационных системах. Скорость, с которой данные могут передаваться по одному волокну, ограничена расширением импульса из-за хроматической дисперсии среди других явлений.

Как правило, для волноводной моды с угловой частотой ω (β) при постоянной распространения β (так что электромагнитные поля в направлении распространения z колеблются пропорциональна e), групповая скорость D определяется как:

где λ = 2πc / ω — длина волны вакуума, а v g = dω / dβ — групповая скорость. Эта формула обобщает формулу из предыдущего раздела для однородных сред и включает как дисперсию волновода, так и дисперсию материала. Причина такого определения дисперсии состоит в том, что | D | — (асимптотическое) временное расширение Δt импульса на единицу ширины полосы Δλ на единицу пройденного расстояния, обычно указываемое в ps /nm /km для оптических волокон.

В случае многомодовых оптических волокон так называемая модальная дисперсия также приведет к уширению импульса. Даже в одномодовых волокнах уширение импульса может происходить в результате дисперсии мод поляризации (поскольку все еще существуют две моды поляризации). Это не примеры хроматической дисперсии, поскольку они не зависят от длины волны или ширины полосы распространяемых импульсов.

Дисперсия высшего порядка в широкой полосе пропускания

Когда широкий диапазон частот (широкая полоса пропускания) присутствует в одном волновом пакете, например, в ультракоротком импульсе или ЛЧМ-импульс или другие формы передачи с расширенным спектром, может быть неточным аппроксимировать дисперсию константой по всей полосе пропускания, и для вычисления таких эффектов требуются более сложные вычисления. как растекание импульса.

В частности, определенный выше параметр дисперсии D получается только из одной производной групповой скорости. Высшие производные известны как дисперсия высшего порядка. Эти члены представляют собой просто разложение в ряд Тейлора для дисперсионного соотношения β (ω) среды или волновода вокруг некоторой конкретной частоты. Их влияние может быть вычислено путем численной оценки преобразований Фурье формы волны, путем интегрирования медленно меняющихся приближений огибающей более высокого порядка, с помощью метода разделения (который может использовать точное соотношение дисперсии, а не ряд Тейлора), или путем прямого моделирования полного уравнения Максвелла, а не приближенного уравнения огибающей.

Пространственная дисперсия

В электромагнетизме и оптике термин дисперсия обычно относится к вышеупомянутой временной или частотной дисперсии. Пространственная дисперсия относится к нелокальному отклику среды на пространство; это можно переформулировать как зависимость диэлектрической проницаемости от волнового вектора. Для примерной анизотропной среды пространственное соотношение между электрическим и полем электрического смещения может быть выражено как свертка :

D i (t, г) знак равно Е я (т, г) + ∫ 0 ∞ ∫ fik (τ; г, г ‘) Е К (т — τ, г’) d V ‘d τ, (т, r) = E_ (t, r) + \ int _ ^ \ int f_ (\ tau; r, r ‘) E_ (t- \ tau, r ‘) dV’d \ tau,>

где ядро fik > — диэлектрический отклик (восприимчивость); его индексы делают его в общем тензором для учета анизотропии среды. Пространственная дисперсия незначительна в большинстве макроскопических случаев, когда масштаб изменения E k (t — τ, r ‘) (t- \ tau, r’)> намного больше атомных размеров, потому что диэлектрическое ядро ​​вымирает на макроскопических расстояниях. Тем не менее, это может привести к заметным макроскопическим эффектам, особенно в проводящих средах, таких как металлы, электролиты и плазма. Пространственная дисперсия также играет роль в оптической активности и доплеровском уширении, а также в теории метаматериалов.

в геммологии

Значения дисперсии минералов

Имя	B – G	C – F
Киноварь (HgS)	0,40	—
Synth. рутил	0,330	0,190
рутил (TiO2)	0,280	0,120–0,180
анатаз (TiO 2)	0,213 –0,259	—
Вульфенит	0,203	0,133
Ванадин	0,202	—
Фабулит	0,190	0,109
Сфалерит (ZnS)	0,156	0,088
Сера (S)	0,155	—
Стибиотанталит	0,146	—
Гетит (FeO (OH))	0,14	—
Брукит (TiO 2)	0,131	0,12–1,80
Цинкит (ZnO)	0,127	—
Линобат	0,13	0,075
Синтетический муассанит (SiC)	0,104	—
Касситерит (SnO 2)	0,071	0,035
Диоксид циркония (ZrO2)	0,060	0,035
Пауэллит (CaMoO 4)	0,058	—
Андрадит	0,057	—
Демантоид	0,057	0,034
Керуссит	0,055	0,033–0,050
Титанит	0,051	0,019–0,038
Бенитоит	0,046	0,026
Англезит	0,044	0,025
Алмаз (C)	0,044	0,025
Fl внутреннее стекло	0,041	—
Гиацинт	0,039	—
Джаргун	0,039	—
Старлайт	0,039	—
Циркон (ZrSiO 4)	0,039	0,022
GGG	0,038	0,022
Шеелит	0,038	0,026
Диоптаза	0,036	0,021
0,034	—
Алебастр	0,033	—
Гипс	0,033	0,008
Эпидот	0,03	0,012–0,027
0,017	—
Кордиерит	0,017	0,009
Данбурит	0,017	0,009
Дравит	0,017	—
Эльбаит	0,017	—
Гердерит	0,017	0,008–0,009
Гидденит	0,017	0,010
Индиколит	0,017	—
Лиддикоатит	0,017	—
Кунцит	0,017	0,010
Рубеллит	0,017	0,008–0,009
Шорл	0,017	—
Скаполит	0,017	—
Сподумен	0,017	0,010
Турмалин	0,017	0,009–0,011
0,017	—
Андалузит	0,016	0,009
Барит (BaSO 4)	0,016	0,009
Евклаз	0,016	0,009
Александр ите	0,015	0,011
Хризоберил	0,015	0,011
Гамбергит	0,015	0,009–0,010
Фенакит	0,01	0,009
Родохрозит	0,015	0,010–0,020
Силлиманит	0,015	0,009–0,012
Смитсонит	0,014–0,031	0,008–0,017
Амблигонит	0,014–0,015	0,008
Аквамарин	0,014	0,009–0,013
Берилл	0.014	0.009–0.013
Бразилианит	0.014	0.008
Целестин	0.014	0.008
Гошенит	0,014	—
Гелиодор	0,014	0,009–0,013
Морганит	0,014	0,009–0,013
Пироксмангит	0,015	—
Синт. шеелит	0,015	—
Доломит	0,013	—
Магнезит (MgCO 3)	0,012	—
Synth. изумруд	0,012	—
Synth. александрит	0,011	—
Синт. сапфир (Al 2O3)	0,011	—
Фосфофиллит	0,010–0,011	—
энстатит	0,010	—
анортит	0,009– 0,010	—
Актинолит	0,009	—
Еремеевит	0,009	—
Нефелин	0,008–0,009	—
Апофиллит	0,008	—
Hauyne	0,008	—
Натролит	0,008	—
Синтетический кварц (SiO 2)	0,008	—
Арагонит	0,007–0,012	—
Авгелит	0,007	—
Танзанит	0,030	0,011
Тулит	0.03	0.011
Цоизит	0.03	—
YAG	0.028	0,015
Альмандин	0.027	0,013– 0,016
Гессонит	0,027	0,013–0,015
Спессартин	0,027	0,015
Уваровит	0,027	0,014–0,021
Виллемит	0.027	—
Плеонаст	0.026	—
Родолит	0.026	—
Борацит	0.024	0,012
Криолит	0,024	—
Ставролит	0,023	0,012–0,013
Пайроп	0,022	0,013–0,016
Диаспора	0,02	—
Гроссуляр	0,020	0,012
Гемиморфит	0,020	0,013
Кианит	0,020	0,011
Перидот	0,020	0,012–0,013
Шпинель	0,020	0,011
Везувианит	0,019–0,025	0,014
Клиноцоизит	0,019	0,011–0,014
Лабрадорит	0,019	0,010
Аксинит	0,018–0,020	0,011
Эканит	0,018	0,012
Корнерупин	0,018	0,010
Корунд (Al2O3)	0,018	0,011
Родизит	0,018	—
Рубин (Al 2O3)	0,018	0,011
Сапфир (Al2O3)	0,018	0,011
Сингалит	0,018	0,010
Содалит	0,018	0,009
Синт. корунд	0,018	0,011
диопсид	0,018–0,020	0,01
изумруд	0,014	0,009–0,013
Топаз	0,014	0,008
Аметист (SiO2)	0,013	0,008
Ангидрит	0,013	—
Апатит	0,013	0,010
Апатит	0,013	0,008
Авантюрин	0,013	0,008
Цитрин	0,013	0,008
Морион	0,013	—
Празиолит	0,013	0,008
Кварц (SiO2)	0,013	0,008
Дымчатый кварц (SiO 2)	0,013	0,008
Розовый кварц (SiO 2)	0,013	0,008
Альбит	0,012	—
Битовнит	0,012	—
Полевой шпат	0,012	0,008
Лунный камень	0,012	0,008
Ортоклаз	0,012	0,008
Поллюцит	0,012	0,007
Санидин	0,012	—
Солнечный камень	0,012	—
Бериллонит	0,010	0,007
Канкринит	0,010	0,008–0,009
Лейцит	0,010	0,008
Обсидиан	0,010	—
S тронцианит	0,008–0,028	—
Кальцит (CaCO 3)	0,008–0,017	0,013–0,014
Флюорит (CaF2)	0,007	0,004
Гематит	0,500	—
Синтетический касситерит (SnO 2)	0,041	—
Ганит	0,019–0,021	—
Датолит	0,016	—
Тремолит	0,006–0,007	—

В технической терминологии раздела геммология дисперсия — это разница в показателе преломления материала в точках B и G (686,7 нм и 430,8 нм) или C и F (656,3 нм и 486,1 нм) длины волн Фраунгофера и предназначены для выражения степени, в которой призма, вырезанная из драгоценного камня, демонстрирует «огонь». Огонь — это разговорный термин, используемый геммологами для описания дисперсной природы драгоценного камня или ее отсутствия. Дисперсность — это материальное свойство. Количество огня, демонстрируемого данным драгоценным камнем, зависит от углов граней драгоценного камня, качества полировки, условий освещения, показателя преломления материала, насыщенности цвета и ориентации зрителя относительно драгоценного камня.

При формировании изображений

В фотографических и микроскопических объективах дисперсия вызывает хроматическую аберрацию, из-за которой разные цвета в изображении не перекрываются должным образом. Для противодействия этому были разработаны различные методы, такие как использование ахроматов, многоэлементных линз с очками разной дисперсии. Они построены таким образом, что хроматические аберрации различных частей компенсируются.

Излучение пульсаров

Пульсары — это вращающиеся нейтронные звезды, которые излучают импульсы с очень регулярными интервалами в диапазоне от миллисекунд до секунд. Астрономы считают, что импульсы излучаются одновременно в широком диапазоне частот. Однако, как наблюдается на Земле, компоненты каждого импульса, излучаемого на более высоких радиочастотах, прибывают раньше, чем те, которые излучаются на более низких частотах. Эта дисперсия происходит из-за ионизированного компонента межзвездной среды, в основном свободных электронов, которые делают групповую скорость зависимой от частоты. Дополнительная задержка, добавленная с частотой ν, равна

где дисперсионная постоянная k DM дается как

k DM = e 2 2 π mec ≃ 4,149 GH z 2 pc — 1 см 3 мс, > = > > c>> \ simeq 4.149 \, \ mathrm ^ \, \ mathrm ^ \, \ mathrm ^ \, \ mathrm ,>

и мера дисперсии (DM) — это колоночная плотность свободных электронов (полное содержание электронов ), то есть плотность электронов n e (электронов / см), интегрированная по пути, пройденному фотоном из пульсар к Земле — и дается выражением

с единицами измерения парсек на кубический сантиметр (1 пк / см = 30,857 × 10 м).

Обычно для астрономических наблюдений эту задержку нельзя измерить напрямую, поскольку время излучения i неизвестно. Что можно измерить, так это разницу во времени прихода на двух разных частотах. Задержка Δt между высокочастотной ν hi и низкочастотной ν lo составляющей импульса будет

Переписав приведенное выше уравнение через Δt, можно определить DM путем измерения времени прихода импульсов на нескольких частотах. Это, в свою очередь, может быть использовано для изучения межзвездной среды, а также позволяет комбинировать наблюдения пульсаров на разных частотах.

См. Также

• Число Аббе
• Расчет свойств стекла вкл. дисперсия
• уравнение Коши
• соотношение дисперсии
• быстрый радиовсплеск (астрономия)
• теорема флуктуации
• соотношения Грина – Кубо
• групповая задержка
• внутримодальная дисперсия
• Крамерс– Соотношения Кронига
• Линейная функция отклика
• Теория дисперсии с несколькими призмами
• Уравнение Селлмейера
• Ультракороткий импульс
• Фазированная решетка с виртуальным отображением

Ссылки

Внешние ссылки

Wikimedia Commons содержит материалы, связанные с дисперсией (оптика).

• Dispersive Wiki — обсуждают математические аспекты дисперсии.
• Dispersion — Encyclopedia of Laser Physics and Technology
• Анимации, демонстрирующие оптические дисперсия от QED
• Интерактивная веб-демонстрация хроматической дисперсии Институт телекоммуникаций, Штутгартский университет

Дисперсия (оптика)

Диспе́рсия све́та (разложение света) — это явление зависимости абсолютного показателя преломления вещества от длины волны света (частотная дисперсия), а также, от координаты (пространственная дисперсия), или, что то же самое, зависимость фазовой скорости света в веществе от длины волны (или частоты). Экспериментально открыта Ньютоном около 1672 года, хотя теоретически достаточно хорошо объяснена значительно позднее.

Один из самых наглядных примеров дисперсии — разложение белого света при прохождении его через призму (опыт Ньютона). Сущностью явления дисперсии является неодинаковая скорость распространения лучей света c различной длиной волны в прозрачном веществе — оптической среде (тогда как в вакууме скорость света всегда одинакова, независимо от длины волны и следовательно цвета). Обычно чем больше частота волны, тем больше показатель преломления среды и меньше ее скорость света в ней:

• у красного цвета максимальная скорость в среде и минимальная степень преломления,
• у фиолетового цвета минимальная скорость света в среде и максимальная степень преломления.

Однако в некоторых веществах (например в парах иода) наблюдается эффект аномальной дисперсии, при котором синие лучи преломляются меньше, чем красные, а другие лучи поглощаются веществом и от наблюдения ускользают. Говоря строже, аномальная дисперсия широко распространена, например, она наблюдается практически у всех газов на частотах вблизи линий поглощения, однако у паров иода она достаточно удобна для наблюдения в оптическом диапазоне, где они очень сильно поглощают свет.

Дисперсия света позволила впервые вполне убедительно показать составную природу белого света.

• Белый свет разлагается на спектр и в результате прохождения через дифракционную решётку или отражения от нее (это не связано с явлением дисперсии, а объясняется природой дифракции). Дифракционный и призматический спектры несколько отличаются: призматический спектр сжат в красной части и растянут в фиолетовой и располагается в порядке убывания длины волны: от красного к фиолетовому; нормальный (дифракционный) спектр — равномерный во всех областях и располагается в порядке возрастания длин волн: от фиолетового к красному.

По аналогии с дисперсией света, также дисперсией называются и сходные явления зависимости распространения волн любой другой природы от длины волны (или частоты). По этой причине, например, термин закон дисперсии, применяемый как название количественного соотношения, связывающего частоту и волновое число, применяется не только к электромагнитной волне, но к любому волновому процессу.

Дисперсией объясняется факт появления радуги после дождя (точнее тот факт, что радуга разноцветная, а не белая).

Дисперсия является причиной хроматической аберрации — одного из тщательно устраняемых недостатков (аберраций) оптических систем, в том числе фотографических и видео-объективов.

Коши пришел к формуле, выражающей зависимость показателя преломления от длины волны:

n = a + b / L 2 + c / L 4 + …,

• L — длина волны в вакууме;
• a, b, c, … — постоянные, значения которых для каждого вещества должны быть определены в опыте. В большинстве случаев можно ограничиться двумя первыми членами формулы Коши.

Дисперсия света в искусстве

Из-за дисперсии можно наблюдать разные цвета света.

• Радуга, чьи цвета обусловлены дисперсией, — один из ключевых образов культуры и искусства.
• Благодаря дисперсии света, можно наблюдать цветную «игру света» на гранях бриллианта и других прозрачных гранёных материалов.
• На обложке альбома Dark Side Of The Moon группы Pink Floyd изображено преломление света в призме с разложением в спектр вследствие дисперсии.

См. также

• Закон дисперсии
• Интерференция
• Дифракция света

Литература

• Яштолд-Говорко В. А. Фотосъемка и обработка. Съемка, формулы, термины, рецепты. Изд. 4-е, сокр. — М.: «Искусство», 1977.

Ссылки

Wikimedia Foundation . 2010 .

• Дисней У. Э.
• Дисперсия (химия)

Полезное

Смотреть что такое «Дисперсия (оптика)» в других словарях:

• ОПТИКА — (греч. optike наука о зрительных восприятиях, от optos видимый, зримый), раздел физики, в к ром изучаются оптическое излучение (свет), процессы его распространения и явления, наблюдаемые при вз ствии света и в ва. Оптич. излучение представляет… … Физическая энциклопедия
• дисперсия вещества — Величина, выражающая зависимость коэффициента преломления от длины световой волны и равная производной этого коэффициента по длине волны. [Сборник рекомендуемых терминов. Выпуск 79. Физическая оптика. Академия наук СССР. Комитет научно… … Справочник технического переводчика
• дисперсия света — Явления, обусловленные зависимостью скорости распространения света от частоты световых колебаний. [Сборник рекомендуемых терминов. Выпуск 79. Физическая оптика. Академия наук СССР. Комитет научно технической терминологии. 1970 г.] Тематики… … Справочник технического переводчика
• ОПТИКА НЕОДНОРОДНЫХ СРЕД — раздел физ. оптики, в к ром изучаются явления, сопровождающие распространение оптического излучения в оптически неоднородных средах, показатель преломления n к рых не постоянен, а зависит от координат. Оптич. неоднородностями явл. поверхности или … Физическая энциклопедия
• ДИСПЕРСИЯ — ДИСПЕРСИЯ, дисперсии, мн. нет, жен. (лат. dispersio). 1. Расхождение световых лучей разного цвета при прохождении сквозь преломляющую среду (оптика). 2. Состояние большего или меньшего раздробления вещества (ест.). Толковый словарь Ушакова. Д.Н.… … Толковый словарь Ушакова
• дисперсия показателя преломления — (dλ, df, dv,) Частная производная от показателя преломления по длине волны, частоте или волновому числу. [ГОСТ 7601 78] Тематики оптика, оптические приборы и измерения Обобщающие термины оптические параметры и характеристики веществ и тел… … Справочник технического переводчика
• Оптика — (греч. optikē наука о зрительных восприятиях, от optós видимый, зримый) раздел физики, в котором изучаются природа оптического излучения (См. Оптическое излучение) (света), его распространение и явления, наблюдаемые при взаимодействии… … Большая советская энциклопедия
• дисперсия — 2.25 дисперсия: Среднее значение квадратов отклонения случайной переменной от ее среднего, которое оценивают по среднему квадрату. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
• ОПТИКА — раздел физики, в котором рассматриваются все явления, связанные со светом, включая инфракрасное и ультрафиолетовое излучение (см. также ФОТОМЕТРИЯ; ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ). ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ОПТИКА Геометрическая оптика основывается на… … Энциклопедия Кольера
• Дисперсия света — Разложение света в спектр вследствие дисперсии при прохождении через призму (опыт Ньютона). У этого термина существуют и другие значения, см. Дисперсия. Дисперс … Википедия

• Обратная связь: Техподдержка, Реклама на сайте

• �� Путешествия

Экспорт словарей на сайты, сделанные на PHP,
WordPress, MODx.

• Пометить текст и поделитьсяИскать в этом же словареИскать синонимы
• Искать во всех словарях
• Искать в переводах
• Искать в ИнтернетеИскать в этой же категории