Dyspersja (fala)

Z Wikipedii

Dyspersja fal to zależność prędkości fazowej fal od ich częstotliwości.

Dyspersję fal oraz zjawiska z niej wynikające obserwuje się w ośrodku, którego właściwości zależą od częstotliwości (długości fali). Jeżeli prędkość fazowa i grupowa fali nie zależy od częstości fali, wówczas o takiej fali mówi się że nie ulega dyspersji, a ośrodek nazywa się niedyspersyjnym.

W wyniku rozchodzenia się fal w ośrodku dyspersyjnym fale o różnej częstotliwości rozchodzą się z różną prędkością, oznacza to że prędkość rozchodzenia się odpowiedniego sygnału, zwana prędkością grupową jest inna niż prędkość rozchodzenia się fazy fali prędkość fazowa i także zależy od częstotliwości.

Dyspersja jest zjawiskiem powszechnym, ulegają jej prawie wszystkie rodzaje fal w bardzo wielu ośrodkach.

[edytuj] Dyspersja fal elektromagnetycznych

Dyspersji ulega fala elektromagnetyczna w tym i światło. Światło przechodząc między ośrodkami o różnej dyspersji ulega rozszczepieniu na fale o różnej częstotliwości. Z tego powodu, zjawisko rozszczepienia światła nazywane jest dyspersją, choć zjawisko dyspersji fal jest zjawiskiem znacznie ogólniejszym. Zjawisko dyspersji w optyce opisuje dokładniej artykuł Dyspersja (optyka).

[edytuj] Dyspersja fal na wodzie

Falami ulegającymi dyspersji są też fale na wodzie. Fale te mają większą prędkość gdy poruszają się na wodzie o większej głębokości a mniejszą na mniejszej głębokości. W wyniku czego zachodzą zjawiska:

• czoło fali przy brzegu jest prawie równoległe do brzegu a kierunek ruchu fali jest do brzegu prostopadły,
• gdy fala przechodzi na płytką wodę to:
  • odległość między kolejnymi grzbietami fali (długość fali) zmniejsza się,
  • fala zmienia kierunek ruchu,
  • rośnie wysokość fali czyli amplituda fali.

Gdy fala znajdzie się na jeszcze płytszej wodzie, to wysokość fali jest porównywalna z głębokością wody, grzbiet porusza się szybciej niż dolina, na fali tworzą się "bałwany". Z fizycznego punktu widzenia oznacza to, że przestaje obowiązywać zasada superpozycji fal i fala przestaje być falą harmoniczną.

Rozchodzenie się fali modulowanej ulegającej dyspersji tak jak fala na wodzie. Punkt czerwony porusza się z prędkością fazową, a zielony z grupową.

Rozchodzenie się fali modulowanej nie ulegajacej dyspersji

[edytuj] Inne

Dyspersją nazywa się także zależność prędkości rozchodzenia się fali od innych czynników, przykładowo w światłowodzie.