Dispersionseffekter

Dispersionseffekter är uppkomsten av frekvensberoende våghastighet, vilket leder till att olika frekvenser i en vågtransport får olika hastighet och därmed blir tidsfördröjda i olika grad. När vågens hastighet varierar med frekvens sprids en sammansatt våg eller puls över tid, vilket kan framkalla pulsbrytning eller färgseparation i ljus. I fysiken beskrivs detta av en dispersionrelation där ω och k inte är linjärt relaterade; grupphastigheten v_g = dω/dk och fas-/våghastigheten v_p = ω/k varierar med frekvens.

Inom optik är dispersion centralt. Det refraktiva indexet n är ofta beroende av våglängden, vilket ger materialdispersion. I optiska fibrer och andra vågutbredningsmedier bidrar även waveguide-dispersion. Effekten låter olika färger färdas med olika hastigheter och breda kortvariga pulser. I telekommunikation mäts dispersion ofta som hur mycket en given våglängd sprids per kilometer. Åtgärder som dispersionkompensation och design av låg-dispersionfibrer används för att motverka effekten och möjliggöra snabb datasändning.

Andra områden där dispersion är viktig inkluderar akustik och seismologi. I seismik varierar våghastigheten med frekvens och medför att olika svängningar tar olika lång tid att färdas genom jordens skikt, vilket används för att undersöka jordens inre struktur. Även ytvågor i vatten och andra media uppvisar dispersion, vilket bland annat ger upphov till vågprofilers förändringar och färgseparationseffekter i optiska sammanhang som regnbågar.