白光是由不同波长的各色光组成的,因此透明物质在折射白光时会发生色散现象。一束白光在经过透明的玻璃棱镜时会散开为一条七色光带,这是一种典型的色散现象。
将透明介质制成棱镜并进行最小偏向角实验,可以测出该介质的色散曲线。一般来说,透明介质对于波长较短的紫光的折射率较大,而对于波长较长的红光的折射率较小。这种折射率随波长增大而减小的现象称为正常色散,介质在其透明波段通常如此。
A.-L.柯西[注]最早找到了表示色散曲线的公式:
式中三个参数、
和
由透明介质的性质决定,可根据该介质实验测得的色散曲线上的三个点(
,
)、(
,
)和(
,
)联立方程求得。在可见光的波长范围内,柯西公式(上式)可相当准确地符合常用光学材料的实际色散曲线。当考虑的波长范围不大时,可以只用上式的前两项,即:
因为地球大气不是均一介质,它对不同波长光线的折射率不同,从而造成大气色散效应。当物体(如太阳和月亮)的光穿过大气时,发生折射并伴随色散效应,使得物体成的像不是单一的,而是一系列不同波长的光成的像。因为大气对短波长的光(如蓝光和紫光)折射率较大,对长波长的光(如橙光和红光)折射率较小,所以短波长的光的像所在海拔较高,长波长的光的像所在海拔较低。大气色散较弱,需要借助望远镜才能观察到色散现象。通过精密的实验可以观测到金星在接近地平线时会有较蓝的上边缘和较红的下边缘。