Теоретическое введение. Свет в вакууме распространяется с одинаковой для всех частот (или длин волн) скоростью

Свет в вакууме распространяется с одинаковой для всех частот (или длин волн) скоростью. В среде, наоборот, скорость света зависит от частоты. Отношение скорости света c в вакууме к скорости света v в среде есть показатель преломления среды n = c/v. Следовательно, и n зависит от частоты n = f (ω).

Зависимость показателя преломления от частоты света называется дисперсией. Если показатель преломления вещества растет с увеличением частоты (dn/dω > 0), то дисперсия называется нормальной. В случае уменьшения показателя преломления с возрастанием частоты света (dn/dω < 0) дисперсия называется аномальной. Нормальная дисперсия наблюдается вдали от полос или линий поглощения света веществом, аномальная − в пределах полос или линий поглощения.

Дисперсия света объясняется смещением электронов в атомах вещества под действием электрического поля падающей на них световой волны. Изменяющееся со временем электрическое поле вызывает вынужденные колебания электронов. Колеблющиеся с частотой вынуждающего поля электроны (осцилляторы) становятся источником вторичных световых волн. Частота последних равна частоте падающего излучения, но фаза вторичной волны отличается от фазы падающей волны. Этот сдвиг по фазе обусловливает изменение фазовой скорости результирующей электромагнитной волны, которая получается при наложении в веществе падающей и вторичной волн.