色散介質英文解釋翻譯、色散介質的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯：

【電】 dispersive medioum

分詞翻譯：

色散的英語翻譯：

【化】 dispersion

介質的英語翻譯：

medium
【計】 M
【化】 medium
【醫】 excitatory transmitter; media; mediator; medium; neurogen; transmitter

專業解析

色散介質（Dispersive Medium）是指其光學或電磁特性（如折射率、介電常數）隨入射波頻率（或波長）變化而發生改變的介質。這種頻率依賴性會導緻不同頻率（顔色）的波在介質中傳播時具有不同的相速度，從而産生色散現象。

核心特性與原理：

頻率依賴性折射率：色散介質最顯著的特征是其折射率 ( n ) 是光波頻率 ( omega ) 或波長 ( lambda ) 的函數，即 ( n(omega) ) 或 ( n(lambda) )。例如，可見光通過玻璃棱鏡時，不同顔色的光因折射率不同而發生分離，形成光譜。
- 參考來源：中國科學院物理研究所 - 光的色散現象
相速度與群速度：
- 相速度 ( v_p )：單色波（單一頻率）在介質中傳播的波前速度，( v_p = frac{c}{n(omega)} )，其中 ( c ) 為真空光速。
- 群速度 ( v_g )：實際包含多個頻率分量的波包（如光脈沖）的包絡傳播速度，( v_g = frac{domega}{dk} )，其中 ( k = frac{2pi n(omega)}{lambda} ) 是波數。在色散介質中，( v_g eq v_p )。
- 群速度色散：群速度本身也隨頻率變化的現象，是導緻光脈沖在光纖中展寬的主要原因。
- 參考來源：OSA Publishing (The Optical Society) - Dispersion
正常色散與反常色散：
- 正常色散：在遠離介質吸收帶的透明區域，折射率通常隨波長增加而減小（( dn/dlambda < 0 )），即藍光折射率高于紅光。大部分透明介質在可見光區表現為正常色散。
- 反常色散：在介質吸收帶附近，折射率隨波長增加而增加（( dn/dlambda > 0 )）。此時介質對光有強烈吸收。
- 參考來源：RP Photonics Encyclopedia - Dispersion
數學描述與模型：
- 介質的色散特性由其複介電常數 ( epsilon(omega) = epsilon'(omega) + iepsilon''(omega) ) 描述，實部 ( epsilon' ) 決定折射率 ( n )，虛部 ( epsilon'' ) 決定吸收系數 ( alpha )。
- 經典色散理論模型（如Lorentz振子模型）描述了 ( epsilon(omega) ) 隨頻率變化的規律： $$ epsilon(omega) = epsilon_infty + frac{(epsilon_s - epsilon_infty)omega_0}{omega_0 - omega - igammaomega} $$ 其中 ( epsilon_s ) 為靜态介電常數，( epsilon_infty ) 為高頻極限介電常數，( omega_0 ) 為共振頻率，( gamma ) 為阻尼系數。
- 經驗公式如Sellmeier方程常用于拟合透明材料的折射率色散： $$ n(lambda) = 1 + sum_i frac{B_i lambda}{lambda - C_i} $$
- 參考來源：Cambridge University - Lecture Notes on Wave Propagation in Dispersive Media

應用場景：

光學元件：棱鏡分光、透鏡設計（需校正色差）。
光通信：光纖中的色散是限制傳輸速率和距離的關鍵因素，需進行色散管理和補償。
超短脈沖激光：色散導緻脈沖展寬或壓縮，是啁啾脈沖放大等技術的基礎。
光譜學：利用色散分離不同波長的光進行分析。
材料表征：通過測量色散關系研究材料的光學性質和能帶結構。

網絡擴展解釋

色散介質是指電磁波（如光波、無線電波）在其中傳播時，其傳播特性（如速度、折射率等）隨頻率或波長變化的物質。以下是詳細解釋：

1.定義與特性

色散介質的核心特征是介電常數（ε）、磁導率（μ）或電導率（σ）等參數隨電磁波的頻率變化。這會導緻不同頻率的波在介質中以不同速度傳播，例如：

相速度依賴頻率：高頻波和低頻波的傳播速度不同（如棱鏡分光現象）；
群速度變化：波包（如光脈沖）在傳播過程中因頻率差異發生展寬（常見于光纖通信）。

2.色散現象的表現

光學色散：複色光（如白光）通過棱鏡時分解為單色光，形成光譜（紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫），因介質折射率隨波長變化；
通信中的脈沖展寬：光纖中不同波長的光信號因群速度差異導緻信號畸變，影響傳輸質量。

3.典型色散介質

自然物質：水、等離子體、生物組織等；
人工材料：光纖（因材料折射率與波長相關）、特定微波器件（如濾波器）。

4.與非色散介質的區别

非色散介質的介電常數和傳播速度與頻率無關，例如真空或某些理想均勻介質。

色散介質的特性在光學、通信、聲學等領域有廣泛應用，但也可能帶來信號失真等問題。如需更深入的技術細節，可參考光學教材或電磁波理論專著。