વિસરણ (dispersion) : વિદ્યુતચુંબકીય અથવા ધ્વનિતરંગોના સંકુલને તેના વિવિધ આવૃત્તિ-ઘટકોમાં અલગ પાડવા તે. દાખલા તરીકે શ્વેત પ્રકાશની કિરણાવલીનું ઘટક રંગોમાં વિઘટન. આવી રંગીન કિરણાવલી વિખેરાતાં વર્ણપટ રચે છે. તેનું દૃષ્ટાંત વર્ણ-વિપથન (chromatic aberration) છે. વધુ વ્યાપક રીતે કહેતાં તે તરંગલંબાઈ (λ) સાથે વક્રીભવનાંક (n)ના વિચરણનું વર્ણન કરે છે. જ્યારે nને λના વિધેય તરીકે વ્યક્ત કરવામાં આવે છે ત્યારે તે વિસરણ-સમીકરણ(dispersion-equation)ના સ્વરૂપે મળે છે. હાઇડ્રોજનની F અને C રેખાઓના પ્રકાશ માટે વક્રીભવનાંકનો તફાવત (nF – nc) સરેરાશ વિસરણ આપે છે. વર્ણવિક્ષેપણ-શક્તિ (dispersive power)
F (ભૂરો), C (રાતો) અને D (પીળો)ની હાઇડ્રોજનની વર્ણરેખાઓ છે. મોટાભાગના પારદર્શક પદાર્થો માટે તરંગલંબાઈમાં ઘટાડો થતાં વક્રીભવનાંકમાં વધારો થતો હોય છે. ટૂંકી તરંગલંબાઈઓ માટે વક્રીભવનાંકનો વધારો (કે વિચરણ) વધુ ઝડપે થાય છે. આવા વિચરણને સામાન્ય (normal) વિચરણ (કે વિસરણ) કહે છે. શોષણપટની નજીક, સામાન્યતા (normality) દેખીતી રીતે બંધ થઈ જાય છે. તેને અપસામાન્ય (abnormal) વિચરણ કહે છે. જોકે આવી અપસામાન્યતા વ્યાપક હોય છે.
જે દરે વક્રીભવન કે વિવર્તન-કોણ તરંગલંબાઈ સાથે બદલાય છે તેને પણ વર્ણવિક્ષેપણ-શક્તિ કહે છે. એટલે કે વર્ણવિક્ષેપણ-શક્તિ થાય છે. આને કોણીય વિપથન પણ કહે છે. તરંગલંબાઈઓના એકમ-તફાવત માટે બે રેખાઓ વચ્ચેના રેખીય વિયોજન ને રેખીય વિપથન કહે છે.
વ્યાપક રીતે વિસરણ (વિપથન) તરંગગતિની આવૃત્તિ ઉપર તરંગ-વેગની આધીનતા પ્રગટ કરે છે.
તે રીતે વિસરણ જેમાં થઈને તરંગ પસાર થાય છે તે માધ્યમ પર આધાર રાખે છે. એવું નથી કે માત્ર પ્રકાશનું જ વિસરણ (વિપથન) થાય છે. જ્યારે આયનીકૃત (ionised) માધ્યમમાં થઈને રેડિયો-તરંગ પસાર થાય છે ત્યારે તેની ગતિ મંદ પડે છે. જેમ તરંગની આવૃત્તિ ઓછી તેમ તેને પસાર થતાં વધુ વિલંબ થાય છે.
ધ્વનિનું વિસરણ : શ્રાવ્ય (audeo) આવૃત્તિ માટે વાયુમાં ધ્વનિની ઝડપ લાપ્લાસના સમીકરણ વડે અપાય છે, જ્યાં (γ) એ અચળ દબાણે વિશિષ્ટ ઉષ્મા (Cp) અને અચળકદે વાયુની વિશિષ્ટ ઉષ્મા (Cv)નો ગુણોત્તર છે; P એ દબાણ છે અને ρ એ વાયુની ઘનતા છે. આ સમીકરણમાં આવૃત્તિ સાથે કોઈ વિસરણ સામેલ થતું નથી. આ સમીકરણ પ્રમાણે શ્રાવ્ય ધ્વનિ જ્યારે હવા કે વાયુમાં થઈને પસાર થાય છે ત્યારે તે દબાણ અને તાપમાનના સંદર્ભમાં સમોષ્મી ફેરફાર વ્યક્ત કરે છે.
ઉચ્ચ આવૃત્તિએ ખાસ કરીને કાર્બન ડાયૉક્સાઇડ જેવા માધ્યમમાં ધ્વનિની ઝડપ આવૃત્તિ સાથે બદલાય છે. કાર્બન ડાયૉક્સાઇડમાં ધ્વનિની ઝડપ આવૃત્તિ વધતાં વધે છે, પણ 200 KHz આવૃત્તિ ઉપર વાયુ ધ્વનિ તરંગ માટે અપારદર્શક (opaque) બને છે. આવૃત્તિ આધારિત વેગના આવા વિચરણ સાથે શોષણનાં અપ-સામાન્ય મૂલ્યો સંકળાયેલાં છે. વિશ્રાંતિ સિદ્ધાંત (relaxation theory) મુજબ ઉચ્ચ આવૃત્તિએ વાયુના અણુઓની સ્થાનાંતરણ અને દોલનઊર્જાની અદલાબદલીમાં પશ્ચતા (વિલંબ) થતો હોય છે.
તરંગની પ્રાવસ્થા વેગ(phase velocity)ની તરંગલંબાઈ ઉપર આધીનતાને પણ વિસરણ કહે છે.
(a) સામાન્ય વિસરણ : તરંગલંબાઈ (λ) વધતાં પ્રાવસ્થા-વેગ (υ) વધે છે. એટલે કે જ્યાં ngv જૂથ-વેગ (group velocity) છે. એ પ્રાવસ્થા-વેગ કરતાં નાનો હોય છે.
(b) અપસામાન્ય વિસરણ : તરંગલંબાઈમાં વધારો થતાં પ્રાવસ્થા-વેગ ઘટે છે એટલે કે
(c) શૂન્ય વિસરણ : પ્રાવસ્થા-વેગ (υ) તરંગલંબાઈ λ ઉપર આધાર રાખતો નથી એટલે કે
અહીં જૂથ-વેગ અને પ્રાવસ્થા-વેગ સરખા થાય છે.
હોઈ, સામાન્ય વિસરણ માટે કારણ કે અપસામાન્ય વિસરણ માટે 0 કારણ કે n α λ. શૂન્ય વિસરણ માટે . ઉદાહરણ તરીકે, શૂન્યાવકાશમાં વિદ્યુતચુંબકીય તરંગોનું વિસરણ થોડાક અપવાદ બાદ કરતાં, કુદરતી માધ્યમો માટે શૂન્ય કે સામાન્ય હોય છે.
સ્થિતિસ્થાપક તરંગો : સ્થિતિસ્થાપક તરંગને નીચે પ્રમાણે આપી શકાય છે :
સ્થિતિસ્થાપક તરંગનું વિસરણ : માટે સ્થિતિસ્થાપક તરંગની કોણીય આવૃત્તિ (ω) તરંગસદિશ ઉપર આધાર રાખે છે :
આ સમીકરણ એક પારમાણ્વિક ઘન લેટિસ જેમાં માત્ર નજીકના જ અણુઓ n = 1 આંતરક્રિયા કરતા હોય તેને માટે છે.
હરગોવિંદ બે. પટેલ