Akademik

Если фазовая скорость волн в нек-ром частотном интервале постоянна, говорят, что в этом интервале Д. в. отсутствует. Примером волн без дисперсии явл. эл.-магн. волны в вакууме. В большинстве случаев Д. в. обусловлена микромасштабными св-вами среды (колебаниями атомов и молекул, их тепловым движением, крист. структурой и т. д.), такие среды наз. диспергирующими. Различают временную (частотную) и пространственную дисперсию. Временная — определяется запаздыванием (инерцией) отклика к.-л. физ. величины (напр., электрич. поляризации или механич. смещения) на приложенное внеш. воздействие (электрич. поле или давление). Пространственная Д. в. возникает, когда поведение элемента среды зависит от воздействия не только на него, но и на соседние элементы, т. е. имеет место нелокальность отклика среды на внеш. воздействие. Во мн. случаях, однако, вклад дисперсий обоих типов в закон дисперсии w=kvф(w, k) формально неразличим. Д. в. наз. нормальной или отрицательной, если показатель преломления n=const/vф растёт с частотой (дn/дw>0, дvф/дw0), и аномальной или положительной при выполнении обратных неравенств. Из причинности принципа следует, что в отсутствии потерь энергии (в недиссипативных средах) чисто временная Д. в. всегда нормальная, аномальность появляется лишь в полосах поглощения. Однако в средах с пространств. дисперсией это правило может нарушаться.

Понятие Д. в. применимо к любым нормальным волнам в направляющих системах, напр. в волноводах. При этом Д. в. обусловлена конфигурацией волноводов, неоднородностями сред, метрикой пр-ва и т. д. В простейших случаях удаётся обобщить понятия Д. в. и на нелинейные волны, когда можно разделить параметры, ответственные за нелинейность и дисперсию в среде.

В линейных средах Д. в. всегда приводит к размыванию волн. возмущения (см. ГРУППОВАЯ СКОРОСТЬ, ВОЛНОВОЙ ПАКЕТ); при наличии нелинейности возможно конкурирующее сжатие волн. пакета. В результате могут возникать стационарные нелинейные волны, как периодические, так и уединённые (напр., солитоны).

Д. в. обусловливает мн. природные явления и широко используется в технике. Напр., все разновидности радуг объясняются спектр. расщеплением (из-за дисперсии света) и дифракцией солн. лучей в дождевых каплях. Д. в. в ионосферной плазме определяет частоту радиосигналов, отражающихся в данном слое ионосферы (см. РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН). На Д. в. основаны принципы действия мн. радиотехн., оптич. и др. устройств: рефрактометров, антенн с частотным сканированием диаграмм направленности и т. д. (см. ДИСПЕРСИЯ ЗВУКА).