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【求助】群速度与色散的关系；
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| 群速度可以反映色散吗？还是相速度反映色散啊？谢谢 |
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xuhuax
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tongling921(金币+1):3x 2010-03-06 16:38
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一般光学定义的色散（dispersion）是根据牛顿白光经过棱镜散开实验定义的，数学上表述是：只要有折射率是波长的函数，即只要n=n(Lamda)——折射率是随波长变化，就说介质是色散介质。还有光栅的衍射角与波长也有关，类似棱镜可以将复色光分散开，叫色散元件。 对于介质，dn/dLama不等于零就叫色散介质，并且根据这个微商<0或>0分别叫正常色散与反常色散（nornal diispersion & abnormal dispersion）. 而楼主提到的色散，显然是群速色散（group velocity dispersion GVD）。它的定义是波数k对频率w的倒数不为零，等价于折射率对频率（或波长）的二次导数不等于零才有GVD，并且k对于频率的二次导数>0为正常色散，反之是反常色散。 显然二者概念有关系，但是不是一个概念。很容易混淆。 群速度定义为1/波数k对频率的一阶导数，即dk/dw=1/vg，而GVD的正常色散条件为d^2k/dw^2>0，等价于d^2(1/vg)/dw^2>0。 一般色散的反常色散区对应吸收区，在这个小频率区域，有强烈吸收，介质对该频率不透明。而GVD的反常色散不是吸收区，介质对这个区域的频率仍然是透明的。 [ Last edited by opt-comm on 2010-3-6 at 05:01 ] |
5楼2010-03-06 04:47:08
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tongling921(金币+1):3x 2010-03-06 16:38
| 色散包括相速度色散和群速度色散，相速度色散是色散的一阶效应，而群速度色散是色散的二阶效应。由于不同频率的光在同一介质中的折射率是不一样的，于是不同频率的光的相速度也不一样，这就色散。这就相当于本来在同一起跑线一起跑的人，由于各人的速度不一样，逐渐的大家就不再在同一直线上了。要理解群速度这个概念就必须了解什么是波包。波包相当于是由多种频率的光组成的具有一定形状的光波的集合。波包最大振幅处的传播速度就是群速度。前面提到，在介质中由于不同频率的光的相速度也不一样，于是波包的形状会发生变化，这就是群速度色散，也称之为群速弥散。群速度只有在群速弥散效应非常小的情况下才有意义，如果群速弥散效应非常大，波包可能很快就会解体，这时的群速度也就没有意义了。要使群速弥散效应非常小，就必须使得波包的频宽非常小。 |
6楼2010-03-06 09:47:02
xuhuax
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9楼2010-03-07 05:13:38
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