Redigerer Optikk (avsnitt)

====Dipersjon====
{{Hoved#Dispersjon (optikk)|Dispersjon}}
Dispersjon oppstår når forskjellige frekvenser av lys har forskjellig [[fasefart]], enten på grunn av materialegenskapene (''materialdispersjon'') eller på grunn av geometrien i en [[optisk bølgeleder]] (''bølgeleder''). Den mest kjente formen for dispersjon er en reduksjon i brytningsindeks med økende bølgelengde, noe som kan sees i de fleste transparente materialer. Dette kalles «normal dispersjon». Det forekommer i alle [[Dielektrisk materiale|dielektriske materialer]], i bølgelengdeområder der materialet absorberer ikke lys.<ref name="J286">{{Cite book|author=J. D. Jackson|title=Classical Electrodynamics|url=https://archive.org/details/classicalelectro00jack_0|edition=2nd|publisher=Wiley|year=1975|isbn=0-471-43132-X|page=[https://archive.org/details/classicalelectro00jack_0/page/286 286]}}</ref> I bølgelengdeområder hvor et medium har betydelig absorpsjon, kan brytningsindeksen øke med bølgelengden. Dette kalles ''anomal'' eller «unormal dispersjon».<ref name="Geoptics" /><ref name="J286" />

Separasjonen av farger i et prisme (lysbryting) er et eksempel på normal dispersjon. Mot overflatene på prismet  forutsier Snells lov at innfallende lys i en vinkel ''θ'' til normalen vil bli brutt i en vinkel ''arcsin(sin (θ)/n''). Således vil blått lys med høyere brytningsindeks, bli avbøyd sterkere enn rødt lys, noe som resulterer i det velkjente [[regnbue]]mønsteret.<ref name="Geoptics" />

[[Fil:Wave group.gif|frame|Dispersion: to sinusformede lysbølger forplanter seg med forskjellige hastigheter noe som skaper et bevegende interferensmønster. Den røde prikken beveger seg med [[fasefart]], og de grønne prikkene forplante med [[gruppefart]]. I dette tilfelle er fasefart den dobbelte av gruppefart. Den røde prikken kjører forbi to grønne prikker når den flytter seg fra venstre til høyre i figuren. Effekten av dette er at de enkelte bølgene (som forplanter seg med fasefart) unnslipper fra bølgepakken (som beveger seg med gruppefart).]]

Materialdispersjon blir ofte beskrevet av [[Abbetall]]et, som gir et enkelt mål for spredning basert på brytningsindeksen ved tre bestemte bølgelengder. Bølgelederspredning er avhengig av [[forplantningskonstanten]].<ref name="Hecht" /> Begge typer spredning føre til endringer i gruppekarakteristikken til bølgen, egenskapene i bølgepakken som endres med samme frekvens som amplitude av den elektromagnetiske bølgen. ''Gruppfartdispersjon'' manifesterer seg som en spredning av signalets (bølgens) "omhyllingskurve", den kan kvantifiseres med ''forsinkelsesparameteren for gruppedispersjonen'':

:<math>D = \frac{1}{v_g^2} \frac{dv_g}{d\lambda}</math>

der <math>v_g</math> er gruppefarten.<ref name="optnet">{{Cite book|author1=R. Ramaswami |author2=K. N. Sivarajan |title=Optical Networks: A Practical Perspective | url= | isbn=0-12-374092-4 | publisher=Academic Press |l ocation=London | year=1998}}</ref> For et uniform medium er gruppehastigheten:

:<math>v_g = c \left( n - \lambda \frac{dn}{d\lambda} \right)^{-1}</math>

hvor ''n'' er brytningsindeksen og ''c'' er lysets hastighet i vakuum.<ref>Brillouin, Léon. ''Wave Propagation and Group Velocity''. Academic Press Inc., New York (1960)</ref> Dette gir en enklere form for forsinkelsesparameter for gruppedispersjon:

:<math>D = - \frac{\lambda}{c} \, \frac{d^2 n}{d \lambda^2}.</math>

Dersom ''D'' er mindre enn null, sies mediet å ha ''positive dispersjon'' eller ''normal dispersjon''. Dersom ''D'' er større enn null, har det medium ''negativ dispersjon''. Hvis en lyspuls forplanter seg gjennom en normalt dispergerende medium, blir resultatet at de høyere frekvenskomponentene avtar mer enn de lavere frekvenskomponentene. Pulsen blir derfor ''positivt [[chirp]]et'' eller '' up-chirpet'', det vil si at frekvensen øker med tiden. Dette fører til at spekteret som kommer ut av et prisme dukker opp med rødt lys der det brytes minst, og som blått/fiolett lys der det brytes mest. Hvis en bølge derimot går gjennom et unormalt (negativt) dispersivt medium, vil høye frekvenskomponenter bevege seg raskere enn de lavere, og pulsen blir ''negativt chirpet'' eller ''down-chirpet'', noe som gjør at lyset minker i frekvens med tiden.<ref>{{Cite book| author=M. Born and E. Wolf | authorlink = Max Born | title=Principle of Optics | publisher=Cambridge University Press | year=1999 | location=Cambridge | pages=14–24 | isbn=0-521-64222-1}}</ref>

Resultatet av gruppefartdispersjon, enten den er negativt eller positivt, er i siste instans tidsavhengig spredning av pulsen. Dette gjør styring av dispersjon svært viktig i optiske kommunikasjonssystemer basert på fiberoptiske kabler. Ellers vil dispersjon, om den blir for stor, føre til at grupper av lyspulser med informasjon bli spredd over tid og slå seg sammen, noe som gjør det umulig å trekke ut signalene.<ref name="optnet" />