Hitrost EM valov

Ali ima elektromagnetno valovanje enako hitrost razširjanja pri vseh frekvencah (t.j. ali je hitrost razširjanja svetlobe enaka hitrosti radijskih valov)?

Hitrost razširjanja svetlobe je neodvisna od valovne dolžine elektromagnetnega valovanja le v primeru, ko se svetloba razširja po vakuumu. Tedaj ima svetloba hitrost:

c₀=2.99792 10⁸ m/s
To je tudi tista vrednost za hitrost svetlobe, ki nastopa v enačbah posebne teorije relativnosti.

Kakor hitro pa se elektromagnetno valovanje širi po snovi, je hitrost širjenja odvisna od valovne dolžine in vedno manjša od c₀. Sedaj lahko definiramo lomni količnik n kot

c=c₀/n
Lomni količnik je vedno večji ali enak ena (n>=1), pri čemer je enakost izpolnjena le za vakuum. Lomni količniki so (ravno tako pa tudi hitrosti širjenja svetlobe) različni za različne snovi. Za vodo je n=1.33, medtem ko je za steklo n=1.5, za zrak pa je pri normalnih pogojih okoli n=1.0003, t.j. le malo različen od ena. Posledica različnih hitrosti svetlobe v različnih medijih je tudi lom svetlobe na meji med dvema različnima snovema (lomni zakon). Na tej lastnosti elektromagnetnega valovanja so zgrajeni vsi optični aparati kot so: mikroskop, fotoaparat…

Namesto, da bi opazovali spreminjanje hitrosti razširjanja elektromagnetnega valovanja od valovne dolžine, lahko opazujemo spreminjanje lomnega količnika za različne valovne dolžine. Za vodo in steklo se lomni količnik zmanjša, ko povečamo valovno dolžino svetlobe v vidnem delu spektra. Lomni količnik za modro svetlobo je tako večji kot za rdečo svetlobo. Takšno disperzijo imenujemo normalna disperzija. Njej nasprotna je anomalna disperzija, ko se lomni količnik s povečanjem valovne dolžine poveča.

(Jure Zupan)