נפיצה

נפיצה (דיספרסיה) היא תופעה שבה גלים בתדירויות שונות נעים במהירויות שונות בתווך.
זה בא לידי ביטוי למשל כאשר אור לבן נשבר בזוויות שונות במעבר דרך תווך, לפי אורך הגל.
מהירות הגל תלויה בתכונות התווך. הפרעה בחבל מתוח תתקדם מהר יותר מאשר בחבל רפוי.
בתווכים מסוימים מהירות זו משתנה עם התדירות, ולכן התווך נקרא תווך דיספרסיבי.
גל לא מחזורי, כמו חבילת גלים (אוסף גלים), יתעוות ויתרחב בגלל שגלים בודדים נעים במהירויות שונות.
כל גל סינוסי מתפשט במהירות פאזה (phase velocity) המתאימה לתדירותו. מעטפת חבילת הגלים נעה בקירוב במהירות החבורה (group velocity).
דוגמה ברורה היא מנסרה: כיון שחוק סנל קושר זווית שבירה למהירות האור בחומר, כל רכיב תדירות נשבר אחרת.
אור בלבן מתפרק לפסי צבעים לפי אורך הגל, והיקף הנפיצה בחומר מבוטא במספר אבה, ערך נמוך מציין נפיצה גדולה.
ניתן להגדיר מדד נפיצה: D = ∂(1/v_g)/∂λ = - (2π c / λ^2) ∂^2 k / ∂ω^2.
גל כללי הוא סכום של גלים סינוסיים; את התרומה של כל חלק מחשבים באמצעות טור פורייה או התמרת פורייה.
המעטפת מתקדמת במהירות חבורה, אך הצורה משתנה עם הזמן בגלל תלות k ב-ω.
קשת בענן, פיזור אור במנסרה, ופיזור וירידת פולס אור בסיבים אופטיים הם דוגמאות נפוצות.

נפיצה קורה כשצבעים או תדירויות שונות נעות במהירויות שונות בחומר.
זה רואים בקשת בענן ובמנסרה שמפרקת אור לבן לצבעים.
בתווך שאינו אחיד כל הצבעים לא נעים באותה מהירות.
כששלוח אור קצר עובר בתווך, הוא יכול להתפשט ולהתארך.
מנסרה משנה את כיוון כל צבע כי כל צבע נע במהירות אחרת בחומר.
מספר אבה מראה כמה חומר מפזר את האור. בערך נמוך הנפיצה חזקה יותר.
יש תיאור מתמטי לנפיצה, אבל כאן לא נכנס לנוסחאות.
קשת בענן, מנסרות, וסיבים אופטיים הם דוגמאות פשוטות.