Dispersione

Dispersione Fenomeno fisico che consiste nella separazione di un’onda elettromagnetica nelle sue componenti di diversa frequenza, all’atto del passaggio attraverso un mezzo di qualsiasi natura. Il fenomeno fu rilevato, e successivamente studiato in maniera sistematica, da Isacc Newton, quando un raggio di luce, penetrato accidentalmente dalla fessura di una persiana, colpì il prisma che stava utilizzando per i suoi studi di ottica.

La manifestazione più evidente del fenomeno è la separazione della luce bianca nelle sue componenti monocromatiche, quando viene fatta passare attraverso un blocco di vetro a sezione triangolare (prisma ottico): ciascuna componente, nell’attraversare il prisma, subisce una deviazione di entità differente, con l’effetto finale che il colore corrispondente a quella determinata frequenza diviene distinguibile dagli altri. Si ottiene così la scomposizione della luce bianca nello spettro luminoso. Alla base del fenomeno sta appunto il fatto che onde di frequenza (ovvero lunghezza d’onda) diversa viaggiano in un mezzo a velocità diversa, che dipende dall’indice di rifrazione del mezzo (n) e dalla frequenza stessa dell’onda.

Per caratterizzare il potere dispersivo delle sostanze, in analogia con la teoria della rifrazione, si introduce un numero chiamato indice di dispersione. Detto n_f l’indice di rifrazione della sostanza per la luce blu, n_c quello per la luce rossa e n_d quello per la luce gialla, l’indice di dispersione della sostanza è dato dal rapporto (n_f – n_c) / (n_d – 1). L’inverso di questa quantità, detto numero di Abbe (dal nome del fisico tedesco Ernst Abbe), offre un criterio di classificazione delle sostanze in base al loro potere dispersivo: quelle con numero di Abbe maggiore di 50 sono poco dispersive (ad esempio, il vetro crown), quelle con numero di Abbe minore di 50 sono molto dispersive (vetro flint).

Oltre che per la luce, il fenomeno della dispersione si manifesta per la radiazione elettromagnetica di qualsiasi frequenza e per tutti gli altri tipi di moti ondulatori: onde elastiche, propagantesi in solidi o liquidi, e in particolare onde sonore e ultrasonore. Per analogia, spesso si classificano impropriamente come dispersione anche altri processi di separazione della radiazione nelle sue componenti di diversa frequenza, benché i meccanismi responsabili siano di diversa natura, ad esempio diffrazione e interferenza.

La dispersione è ineliminabile dalla propagazione ondosa, e spesso può causare fenomeni di disturbo nella trasmissione dei segnali. Ciò accade, ad esempio, nei cavi a fibre ottiche, sui quali le informazioni viaggiano codificate nella forma di impulsi luminosi (ottenuti a loro volta sovrapponendo onde di frequenze diverse): per effetto della dispersione, al termine della linea arriva un segnale più lungo di quello generato, rendendo così difficile il riconoscimento di due impulsi successivi.