- залежність фазової швидкості хвиль від частоти. Поняття Д. в. може бути застосовано до хвиль будь-якого типу (електромагнітного магн., звуковим, плазмовим і т.д.).

Звичайні звукові хвилі в одпоатомном газі поширюються без дисперсії - їх фазові швидкості рівні швидкості звуку і не залежать від частоти (тут - молекулярна маса, - показник адіабати, см. адіабатичний процес ). Якщо ж газ багатоатомний, то частина енергії звукових хвиль може витрачатися на збудження обертального руху молекул, а також коливань атомів всередині молекул. В результаті в деякої області частот, близьких до частоти релаксації ( - час релаксації, що характеризує перерозподіл енергії між ступенями свободи молекули), спостерігається залежність швидкості звуку від частоти :

де v 0 і - відповідно швидкості звуку для малих ( ) І великих ( ) Частот. Ця залежність пояснює "розпливанню" звукового імпульсу (сигналу), оскільки сигнал можна представити як сукупність гармонич. хвиль різних частот, к-які рухаються внаслідок дисперсії з різними швидкостями.

У космич. умовах можлива поява Д. в. і в одноатомних газі, якщо енергія звукових хвиль частково "висвічується" (переходить в енергію електромагнітного магн. випромінювання). У цьому випадку зі зменшенням частоти фазова швидкість прагне до ізотермічної швидкості звуку .

Поширення звукових хвиль в гравітаційному полі також пов'язане з Д. в.

При поширенні хвиль великої амплітуди можуть спостерігатися нелінійні ефекти, в т.ч. спотворення форми хвилі (зростання крутизни хвилі, звернення хвильового фронту, коли, напр., що розходиться хвиля стає сходящейся, і т.д.). Ці спотворення в разі звукових хвиль пояснюються розходженням швидкостей переміщення різних точок профілю хвилі: точки в областях стиснення переміщаються швидше, ніж в областях розрідження (звук в стислій середовищі поширюється швидше, ніж в розрідженій). Накопичуються згодом зміни форми хвилі ведуть до збільшення крутизни її фронту, а потім і до появи розривів - ударних хвиль .

Наявність Д. в. в нелінійної середовищі може стабілізувати профіль поширюються хвиль або окремих імпульсів. Для цього зростання крутизни хвилі через нелінійність повинен бути точно скомпенсований "распливанія" хвилі через дисперсії. У середовищі без діссоцаціі (при малих втратах енергії) такі стаціонарні хвилі можуть бути або періодичними, або мати вигляд структурно-стійкою відокремленої хвилі - солітону, а при дисипації - ударних хвиль з осциляторних структурою (хвиля має дек. Гребенів з порядку спадання амплітудою). У разі електромагнітного магн. хвиль Д. в. часто визначають як залежність показника заломлення від частоти. Збільшення показника заломлення з ростом частоти (зі зменшенням довжини хвилі) наз. нормальної Д. в. - червоні промені при переході в оптично більш щільне середовище відхиляються слабкіше, ніж сині. Поблизу спектр. ліній, в області сильного поглинання, має місце аномальна Д. в.- довші хвилі заломлюються сильніше (рис., зліва).

Дисперсія світла в речовині пояснюється тим, що зовн. електрони в атомах (т.зв. оптич. електрони) здійснюють під дією елект. поля електромагнітного магн. хвиль вимушені коливання з частотою падаючих хвиль ( ). Хиткі електрони випромінюють вторинні електромагнітного магн. хвилі тієї ж частоти . Ці хвилі, складаючись з приходить хвилею, утворюють поширюється в середовищі результуючу хвилю. У міру поширення в середовищі результуючої хвилі її фаза зміщується по відношенню до фази, доурую мала б в цьому місці приходить хвиля за відсутності середовища. Інакше кажучи, хвиля в середовищі поширюється з фазовою швидкістю v ф, відмінною від фазової швидкості з в вакуумі. Особливим чином хвиля поводиться в області частот, близьких до власної частоти коливань електронів . при (резонанс) зрушення фаз первинної хвилі та вторинних хвиль дорівнює нулю і v ф = с (рис., праворуч). В області, де , Різко зростає амплітуда вимушених коливань електронів і спостерігається значить. поглинання середовищем енергії падаючих хвиль. Далеко від резонансу при швидкість v ф> с, а при v ФС. У цих областях нормальної Д. в. швидкість v ф зменшується з ростом частоти (а показник заломлення збільшується). В області частот поблизу значення v ф збільшується зі зростанням (Показник заломлення зменшується), тобто спостерігається аномальна Д. в.

У плазмі дисперсія електромагнітного магн. хвиль обумовлена ​​власної. коливаннями електронів з частотою ( ленгмюровских частотою ) Щодо іонів. В цьому випадку показник заломлення
, (1)
де е, me і ne - заряд, маса і концентрація електронів, - кругова частота електромагнітного магн. коливань, к-раю передбачається значно вищою, ніж . Отже, Д. в. в плазмі характеризується зростанням v ф (зменшенням показника заломлення) зі зменшенням частоти.

У космич. плазмі через Д. в. розповсюджучої негармоніческого (несинусоидального) сигналу спотворюється. Він розпливається і на різних частотах приходить в точку спостереження неодночасно (в плазмі імпульс поширюється з груповою швидкістю хвиль c 2 / v ф = cn). Це явище було виявлено при спостереженні випромінювання пульсарів . Пульсари випускають імпульси електромагнітного магн. випромінювання одночасно в широкому діапазоні частот. Виявилося, що приймачі низькочастотного випромінювання фіксують прихід сигналу пізніше, ніж приймачі високочастотного випромінювання. Проміжок часу між прийомом сигналів на частотах і
, (2)
де l - відстань до пульсара. Зазвичай зручніше визначати швидкість зміни частоти (частотний дрейф) приходить сигналу в залежності від самої частоти, тобто величину
, (3)
де , DM - міра дисперсії, що дорівнює повному числу електронів на шляху від пульсара до спостерігача. Спостереження пульсарів дають значення DM, отже, дозволяють оцінити твір електронної концентрації в міжзоряному просторі на відстань до пульсарів.

(С.А. Каплан)