Физическая энциклопедия - дисперсия волн

(от лат. dispersio рассеяние), зависимость фазовой скорости vф гармонич. волны от её частоты w. Простейшим примером явл. Д. в. в линейных однородных средах, характеризуемая т. н. дисперс. уравнением (законом дисперсии); оно связывает частоту и волн. число k плоской гармонич. волны: w=w(k) (а в анизотропных средах частоту и волн. вектор k). Дисперс. уравнение может иметь неск. ветвей, к-рым соответствуют разл. типы волн (моды). Напр., в изотропной плазме это ветви, относящиеся к эл.-магн., плазменным и ионно-звук. волнам. Если фазовая скорость волн в нек-ром частотном интервале постоянна, говорят, что в этом интервале Д.

в. отсутствует. Примером волн без дисперсии явл. эл.-магн. волны в вакууме. В большинстве случаев Д. в. обусловлена микромасштабными св-вами среды (колебаниями атомов и молекул, их тепловым движением, крист. структурой и т. д.), такие среды наз. диспергирующими. Различают временную (частотную) и пространственную дисперсию. Временная определяется запаздыванием (инерцией) отклика к.

-л. физ. величины (напр., электрич. поляризации или механич. смещения) на приложенное внеш. воздействие (электрич. поле или давление). Пространственная Д. в. возникает, когда поведение элемента среды зависит от воздействия не только на него, но и на соседние элементы, т. е. имеет место нелокальность отклика среды на внеш. воздействие.

Во мн. случаях, однако, вклад дисперсий обоих типов в закон дисперсии w=kvф(w, k) формально неразличим. Д. в. наз. нормальной или отрицательной, если показатель преломления n=const/vф растёт с частотой (дn/дw>0, дvф/дw .