توان پاشندگی منشور

پرسش:

سلام میشه در مورد توان پاشندگی منشور توضیح بدهید؟

پاسخ:

به زبان ساده هر چقدر منشور دو رنگ قرمز و بنفش را بیشتر از هم جدا کند توان پاشندگی بیشتری دارد. اگر منشور در ناحیه طول موجی غیر مرئی استفاده می‌شود، طبعا فاصله زاویه ای بالاترین طول موج و کمترین طول موج منظور است.

وقتی عددی را بخواهیم برای توان تعریف کنیم، مقدار تفاوت زاویه انحراف دو طول موج بالا وپایین تقسیم بر انحراف طول موج میانی، توان منشور خواهد بود.

بحث دقیق تر

در این بحث ناحیه مرئی برای مثال صحبت می‌شود ولی منشور ممکن است برای هر ناحیه‌ای کاربرد داشته باشد هرچند بیشترین کاربرد در ناحیه مرئی است.

هر شیشه یا محیط شفاف دو مشخصه اپتیکی مهم دارد، یکی ضریب شکست و دیگری تفاوت ضریب شکست در دو طرف طیف. از آنجا که ضریب شکست به طول موج وابسته است، معمولا وقتی صحبتی از طول موج نمی‌شود منظور ضریب شکست برای وسط ناحیه مرئی یعنی طول موج زرد یا حدود 550 نانومتر است. هر نوع شیشه ضریب شکست خاص خود را دارد که برای شیشه‌های معمولی حدود 1.5 است. البته در طراحی اپتیکی تنوع زیاد شیشه با ضریب شکست‌های مختلف کاربرد دارد که صنایع شیشه با روش‌های مختلف، مثلا با اضافه کردن مواد مختلف به مذاب، این تنوع را تولید می‌کنند. علاوه بر ضریب شکست پارامتر مهم دیگر اختلاف ضریب شکست دو طول موج بنفش و قرمز است. ضریب شکست قرمز در شیشه‌ها کمتر از ضریب شکست بنفش است و تنها محیطی که ضریب شکست بنفش و قرمز در آن یکسان است خلا است. قطعا هر محیط مادی منجر به تفاوت ضریب شکست دو طول موج مختلف خواهد شد که به آن پاشندگی گفته می شود.

بسته به نوع محیط شفاف شامل جنس یا شیوه ساخت و مواد افزودنی و غیره،  ضریب شکست از یک سو و ضریب پاشندگی از سوی دیگر می‌تواند تغییر کند. مثلا در شیشه‌های اپتیکی برای طراحی عدسی‌های ترکیبی، دو نوع شیشه خیلی کاربرد دارد یکی شیشه فلینت و دیگری شیشه کراون. شیشه فلینت دارای ضریب شکست و پاشندگی بالا و شیشه کراون برعکس ضریب شکست کمتر و پاشندگی کمتر است. از این ویژگی برای ساخت عدسی‌های دوتایی (دابلت) که می‌تواند ابیراهی رنگی را کاهش دهد، استفاده می‌شود. نمونه دیاگرام تنوع شیشه‌های اپتیکی در زیر آمده است:

عدد آبه که در محور افقی آمده است به نوعی نشان دهنده پاشندگی ماده شفاف است و عدد آبه بیشتر نشان‌دهنده پاشندگی کمتر است. مثلا شیشه خانواده FK در پایین دیاگرام، پاشندگی و ضریب شکست کم دارد و شیشه های خانواده SF ضریب شکست بالا و پاشندگی زیاد دارند. این همه شیشه‌های مختلف فقط برای سهولت در طراحی‌های اپتیکی نیاز است و برای مصارف دیگر شاید چندان مهم نباشد. البته پاشندگی بالا در یک شیشه برش خورده معمولا آن را جذاب‌تر می‌کند. شیشه‌هایی که به نام بلور در ظروف خانگی استفاده می‌شود، معمولا از نوع فلینت هستند که هرچه میزان اکسید سرب آن بیشتر باشد، ضریب شکست و پاشندگی بیشتری پیدا می‌کند و معمولا تلالو بیشتری دارند. بخاطر همین بلورها را با میزان سرب داخل آن محک می‌زنند. این نوع شیشه‌ها معمولا از نظر وزنی نیز سنگین‌تر از بقیه هستند.

مسئله پاشندگی در طبیعت و هرکجا که ماده‌ای باشد جزو لاینفک ماده است و فقط وقتی نور در خلا منتشر می‌شود، ضریب شکست مساوی با یک برای تمام طول موج‌ها و سرعت نور همان 300 هزار کیلومتر بر ثانیه است، در غیر اینصورت سرعت نور بسته به طول موج کاهش می‌یابد. این‌ها یافته‌های مهم دانشمندان در یکی دو قرن اخیر است که هنوز بسیاری از پیچیدگی‌های خلقت در این رابطه معما هست.