Dispersión refractiva
La dispersión de la luz es un fenómeno que se produce cuando un rayo de luz blanca atraviesa un medio transparente (por ejemplo el aire) y se refracta, mostrando a la salida de este los respectivos colores que la constituyen.
Debido a que el material absorbe y remite la luz cuya frecuencia es cercana a la frecuencia de oscilación natural de los electrones que están presentes en él, esta luz se propaga un poco más despacio en comparación a luz de frecuencias distintas.
Estas variaciones en la velocidad de propagación dependen índice de refracción del material y el oxígeno estos hacen que la luz, para frecuencias diferentes, se refracte de manera diferente.
En el caso de una doble refracción (como sucede en el prisma) se distinguen entonces de manera organizada los colores que componen la luz blanca: la desviación es progresiva, siendo mayor para frecuencias mayores (menores longitudes de onda); por lo tanto, la luz roja es desviada de su trayectoria original en menor medida que la luz azul.
La descomposición de la luz blanca en los diferentes colores que la componen (data del siglo XVIII) debido al físico, astrónomo y matemático Isaac Newton.
La luz blanca se descompone en estos colores principales: Esto demuestra que la luz blanca está constituida por la superposición de todos estos colores.
La dispersión cromática suele referirse a la dispersión del material a granel, es decir, al cambio del índice de refracción con la frecuencia óptica.
En términos más generales, la dispersión de la guía de onda puede ocurrir para las ondas que se propagan a través de cualquier estructura no homogénea (por ejemplo, un cristal fotónico), independientemente de que las ondas estén confinadas en alguna región.
La dispersión del material puede ser un efecto deseable o indeseable en las aplicaciones ópticas.
Sin embargo, en las lentes, la dispersión provoca aberración cromática, un efecto no deseado que puede degradar las imágenes en microscopios, telescopios y objetivos fotográficos.
En particular, para el caso de materiales no-magnéticos (μ = μ0), la susceptibilidad χ que aparece en las relaciones de Kramers–Kronig es la susceptibilidad eléctrica χe = n2 − 1.
Para la luz visible, los índices de refracción n de la mayoría de los materiales transparentes (por ejemplo, el aire, los vidrios) disminuyen al aumentar la longitud de onda λ: o alternativamente: En este caso, se dice que el medio tiene una dispersión normal.
En la interfaz de dicho material con el aire o el vacío (índice de ~1), la ley de Snell predice que la luz que incide en un ángulo θ con respecto a la normal se refractará en un ángulo arcsin(sin θ/n).
Por lo tanto, la luz azul, con un índice de refracción más alto, se refractará más fuertemente que la luz roja, dando como resultado el conocido patrón del arco iris.
Mientras que la velocidad de fase v se define como v = c/n, esto describe sólo un componente de frecuencia.
Cuando se combinan diferentes componentes de frecuencia, como cuando se considera una señal o un pulso, uno suele estar más interesado en la velocidad de grupo que describe la velocidad a la que se propaga un pulso o información superpuesta a una onda (modulación).
Sin embargo, desde lejos no se oye como si provocara impulsos, sino que da lugar a un distintivo chirrido descendente, en medio de la reverberación causada por la complejidad de los modos vibratorios de la vía.
La dispersión de la velocidad del grupo se percibe en que el volumen de los sonidos permanece audible durante un tiempo sorprendentemente largo, hasta varios segundos.
[2] Esta definición se refiere a la dispersión de la velocidad de grupo y no debe confundirse con la dada en la sección anterior.
Por ejemplo, en los amplificadores láser de pulsos chirp, los pulsos se estiran primero en el tiempo mediante un estirador para evitar daños ópticos.
Después, en el proceso de amplificación, los pulsos acumulan inevitablemente fase lineal y no lineal al pasar por los materiales esto desenfoca el punto radial del espejo por eso se ve así con esos colores.
Y por último, los pulsos se comprimen en varios tipos de compresores.
Sin embargo, para los sistemas uniformes, esta descripción perturbadora no suele ser necesaria (por ejemplo, la propagación en guías de onda).
Las relaciones de dispersión para el wavector
Las derivadas de cualquier función diferenciable
Escrita para la GDD la expresión anterior establece que una constante con longitud de onda GGD, tendrá cero órdenes superiores.
Los órdenes superiores evaluados a partir del GDD son:
Sustituyendo la ecuación (2) expresada para el índice de refracción
Este fenómeno se reconoce y conoce por la portada del disco The Dark Side of The Moon, de Pink Floyd.
En este fenómeno se basó Storm Thorgerson, del colectivo de diseño gráfico Hipgnosis, para la respectiva creación de la portada del disco.
