色散

讓一束普通的白光穿過一個三角形玻璃稜鏡，它在另一側就會展開成一條彩色的光帶，紅、橙、黃、綠、藍、紫，整道彩虹。白光原來一直都是這些顏色的混合，而稜鏡把它們分了出來。這種把光展開成各種顏色的現象稱為色散。它回答的問題是：為什麼稜鏡（或雨滴）會把白光分成彩虹，而不是只把它當成一束光整個折彎？

關鍵事實是，一種材料的折射率對每種顏色並不完全相同，對波長較短的光（紫光與藍光）它略大於對波長較長的光（紅光）。既然司乃耳定律折彎光的程度取決於 n，紫光在每個表面就比紅光多彎一點。所以當白光進出稜鏡時，每種顏色走的路徑略有不同，顏色就散了開來。對一般透明材料而言，這條通則稱為正常色散（normal dispersion）：n 隨波長增大而減小，所以藍光彎最多、紅光彎最少。

色散正是彩虹存在的原因：雨滴像一顆顆小稜鏡，把陽光折射並在內部反射，讓每種顏色以各自的角度射出。它也是工程師必須對抗的麻煩，在一片簡單透鏡中它造成色差（chromatic aberration），影像邊緣出現彩色鑲邊，優良的相機鏡頭靠組合不同玻璃來校正。一個誠實的提醒：色散是材料的性質，而不是光本身的性質。在真空中每種顏色都以完全相同的速率 c 前進，所以沒有色散，沒有物質來分光就沒有彩虹。