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Dispersionsrelation – Wikipedia

<!DOCTYPE html> <html class="client-nojs" lang="de" dir="ltr"> <head> <meta charset="UTF-8"> <title>Dispersionsrelation – Wikipedia</title> <script>(function(){var className="client-js";var cookie=document.cookie.match(/(?:^|; )dewikimwclientpreferences=([^;]+)/);if(cookie){cookie[1].split('%2C').forEach(function(pref){className=className.replace(new RegExp('(^| )'+pref.replace(/-clientpref-\w+$|[^\w-]+/g,'')+'-clientpref-\\w+( |$)'),'$1'+pref+'$2');});}document.documentElement.className=className;}());RLCONF={"wgBreakFrames":false,"wgSeparatorTransformTable":[",\t.",".\t,"],"wgDigitTransformTable":["",""],"wgDefaultDateFormat":"dmy","wgMonthNames":["","Januar","Februar","März","April","Mai","Juni","Juli","August","September","Oktober","November","Dezember"],"wgRequestId":"603ce901-5c01-4f3f-af12-eb94d65ad121","wgCanonicalNamespace":"","wgCanonicalSpecialPageName":false,"wgNamespaceNumber":0,"wgPageName":"Dispersionsrelation","wgTitle":"Dispersionsrelation","wgCurRevisionId":245696251,"wgRevisionId":245696251,"wgArticleId":493583,"wgIsArticle":true,"wgIsRedirect":false,"wgAction":"view","wgUserName":null,"wgUserGroups":["*"], "wgCategories":["Wikipedia:Belege fehlen","Wellenlehre","Optik","Teilchenphysik"],"wgPageViewLanguage":"de","wgPageContentLanguage":"de","wgPageContentModel":"wikitext","wgRelevantPageName":"Dispersionsrelation","wgRelevantArticleId":493583,"wgIsProbablyEditable":true,"wgRelevantPageIsProbablyEditable":true,"wgRestrictionEdit":[],"wgRestrictionMove":[],"wgNoticeProject":"wikipedia","wgCiteReferencePreviewsActive":true,"wgFlaggedRevsParams":{"tags":{"accuracy":{"levels":1}}},"wgStableRevisionId":245696251,"wgMediaViewerOnClick":true,"wgMediaViewerEnabledByDefault":true,"wgPopupsFlags":0,"wgVisualEditor":{"pageLanguageCode":"de","pageLanguageDir":"ltr","pageVariantFallbacks":"de"},"wgMFDisplayWikibaseDescriptions":{"search":true,"watchlist":true,"tagline":true,"nearby":true},"wgWMESchemaEditAttemptStepOversample":false,"wgWMEPageLength":4000,"wgRelatedArticlesCompat":[],"wgEditSubmitButtonLabelPublish":true,"wgULSPosition":"interlanguage","wgULSisCompactLinksEnabled":true, "wgVector2022LanguageInHeader":false,"wgULSisLanguageSelectorEmpty":false,"wgWikibaseItemId":"Q590051","wgCheckUserClientHintsHeadersJsApi":["brands","architecture","bitness","fullVersionList","mobile","model","platform","platformVersion"],"GEHomepageSuggestedEditsEnableTopics":true,"wgGETopicsMatchModeEnabled":false,"wgGEStructuredTaskRejectionReasonTextInputEnabled":false,"wgGELevelingUpEnabledForUser":false};RLSTATE={"ext.gadget.citeRef":"ready","ext.gadget.defaultPlainlinks":"ready","ext.gadget.dewikiCommonHide":"ready","ext.gadget.dewikiCommonLayout":"ready","ext.gadget.dewikiCommonStyle":"ready","ext.gadget.NavFrame":"ready","ext.globalCssJs.user.styles":"ready","site.styles":"ready","user.styles":"ready","ext.globalCssJs.user":"ready","user":"ready","user.options":"loading","mediawiki.action.styles":"ready","mediawiki.interface.helpers.styles":"ready","mediawiki.codex.messagebox.styles":"ready","ext.math.styles":"ready","skins.vector.styles.legacy":"ready", "ext.flaggedRevs.basic":"ready","ext.visualEditor.desktopArticleTarget.noscript":"ready","codex-search-styles":"ready","ext.uls.interlanguage":"ready","wikibase.client.init":"ready","ext.wikimediaBadges":"ready"};RLPAGEMODULES=["mediawiki.page.media","site","mediawiki.page.ready","mediawiki.toc","skins.vector.legacy.js","ext.centralNotice.geoIP","ext.centralNotice.startUp","ext.flaggedRevs.advanced","ext.gadget.createNewSection","ext.gadget.WikiMiniAtlas","ext.gadget.OpenStreetMap","ext.gadget.CommonsDirekt","ext.gadget.donateLink","ext.urlShortener.toolbar","ext.centralauth.centralautologin","mmv.bootstrap","ext.popups","ext.visualEditor.desktopArticleTarget.init","ext.visualEditor.targetLoader","ext.echo.centralauth","ext.eventLogging","ext.wikimediaEvents","ext.navigationTiming","ext.uls.compactlinks","ext.uls.interface","ext.cx.eventlogging.campaigns","ext.checkUser.clientHints","ext.quicksurveys.init","ext.growthExperiments.SuggestedEditSession","wikibase.sidebar.tracking"];</script> <script>(RLQ=window.RLQ||[]).push(function(){mw.loader.impl(function(){return["user.options@12s5i",function($,jQuery,require,module){mw.user.tokens.set({"patrolToken":"+\\","watchToken":"+\\","csrfToken":"+\\"}); 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Juni 2024 um 22:12 Uhr durch <a href="/wiki/Spezial:Beitr%C3%A4ge/131.188.3.227" class="mw-userlink mw-anonuserlink" title="Spezial:Beiträge/131.188.3.227" data-mw-revid="245696251"><bdi>131.188.3.227</bdi></a> <span class="mw-usertoollinks">(<a href="/wiki/Benutzer_Diskussion:131.188.3.227" class="mw-usertoollinks-talk" title="Benutzer Diskussion:131.188.3.227">Diskussion</a>)</span>.</div><div id="mw-revision-nav">(<a href="/w/index.php?title=Dispersionsrelation&amp;diff=prev&amp;oldid=245696251" title="Dispersionsrelation">Unterschied</a>) <a href="/w/index.php?title=Dispersionsrelation&amp;direction=prev&amp;oldid=245696251" title="Dispersionsrelation">← Nächstältere Version</a> | Aktuelle Version (Unterschied) | Nächstjüngere Version → (Unterschied)</div></div></div></div></div> <div id="contentSub2"></div> <div id="jump-to-nav"></div> <a class="mw-jump-link" href="#mw-head">Zur Navigation springen</a> <a class="mw-jump-link" href="#searchInput">Zur Suche springen</a> <div id="mw-content-text" class="mw-body-content"><div id="mw-fr-revision-tag-old" class="cdx-message mw-fr-message-box cdx-message--block cdx-message--notice flaggedrevs_notice plainlinks noprint"><span class="cdx-message__icon"></span><div class="cdx-message__content">Eine <a class="external text" href="https://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Dispersionsrelation&amp;stableid=245696251">gesichtete Version</a> dieser Seite, die am <i>7. Juni 2024</i> <a class="external text" href="https://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Spezial:Logbuch&amp;type=review&amp;page=Dispersionsrelation">freigegeben</a> wurde, basiert auf dieser Version.</div></div><div class="mw-content-ltr mw-parser-output" lang="de" dir="ltr"><div class="hintergrundfarbe1 rahmenfarbe1 navigation-not-searchable noprint Vorlage_Belege_fehlen hatnote" style="border-style: solid; border-width: 1px; clear: left; margin-bottom:1em; margin-top:1em; padding: 0.25em; overflow: hidden; word-break: break-word; word-wrap: break-word;"><div class="noviewer noresize" style="display: table-cell; padding-bottom: 0.2em; padding-left: 0.25em; padding-right: 1em; padding-top: 0.2em; vertical-align: middle;" aria-hidden="true" role="presentation"><span typeof="mw:File"><a href="/wiki/Wikipedia:Belege" title="Belege"><img alt="" src="//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/b7/Qsicon_Quelle.svg/24px-Qsicon_Quelle.svg.png" decoding="async" width="24" height="24" class="mw-file-element" srcset="//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/b7/Qsicon_Quelle.svg/36px-Qsicon_Quelle.svg.png 1.5x, //upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/b7/Qsicon_Quelle.svg/48px-Qsicon_Quelle.svg.png 2x" data-file-width="24" data-file-height="24" /></a></span></div> <div style="display: table-cell; vertical-align: middle; width: 100%;"> <div> Dieser Artikel oder nachfolgende Abschnitt ist nicht hinreichend mit <a href="/wiki/Wikipedia:Belege" title="Wikipedia:Belege">Belegen</a> (beispielsweise <a href="/wiki/Hilfe:Einzelnachweise" title="Hilfe:Einzelnachweise">Einzelnachweisen</a>) ausgestattet. Angaben ohne ausreichenden Beleg könnten demnächst entfernt werden. Bitte hilf Wikipedia, indem du die Angaben recherchierst und <span style="white-space:nowrap">gute Belege einfügst.</span><br /> <span class="editoronly" style="display:none;"></span></div> </div></div> <p>In der <a href="/wiki/Physik" title="Physik">Physik</a> beschreibt die <b>Dispersionsrelation</b> (lat. dispergere ‚verteilen', ‚ausbreiten', ‚zerstreuen') den Zusammenhang zwischen dem <i>Ablauf</i> eines physikalischen Prozesses (<a href="/wiki/Frequenz" title="Frequenz">Frequenz</a>, <a href="/wiki/Energie" title="Energie">Energie</a>) und den <i>Eigenschaften</i> der ihn beschreibenden Größen (<a href="/wiki/Wellenzahl" title="Wellenzahl">Wellenzahl</a>, <a href="/wiki/Brechungsindex" title="Brechungsindex">Brechungsindex</a>, <a href="/wiki/Ausbreitungsgeschwindigkeit" class="mw-redirect" title="Ausbreitungsgeschwindigkeit">Ausbreitungsgeschwindigkeit</a>, <a href="/wiki/Impuls_(Physik)" class="mw-redirect" title="Impuls (Physik)">Impuls</a>). </p><p>Mathematisch ist die Dispersionsrelation die Beziehung zwischen der <a href="/wiki/Kreisfrequenz" title="Kreisfrequenz">Kreisfrequenz</a> <span class="mwe-math-element"><span class="mwe-math-mathml-inline mwe-math-mathml-a11y" style="display: none;"><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle \omega }"> <semantics> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"> <mi>&#x03C9;<!-- ω --></mi> </mstyle> </mrow> <annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle \omega }</annotation> </semantics> </math></span><img src="https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/48eff443f9de7a985bb94ca3bde20813ea737be8" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.338ex; width:1.446ex; height:1.676ex;" alt="{\displaystyle \omega }"></span> und der <a href="/wiki/Kreiswellenzahl" class="mw-redirect" title="Kreiswellenzahl">Kreiswellenzahl</a> <span class="mwe-math-element"><span class="mwe-math-mathml-inline mwe-math-mathml-a11y" style="display: none;"><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle k}"> <semantics> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"> <mi>k</mi> </mstyle> </mrow> <annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle k}</annotation> </semantics> </math></span><img src="https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/c3c9a2c7b599b37105512c5d570edc034056dd40" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.338ex; width:1.211ex; height:2.176ex;" alt="{\displaystyle k}"></span>. Sie wird aus der linearen <a href="/wiki/Wellengleichung" title="Wellengleichung">Wellengleichung</a> durch eine <a href="/wiki/Fouriertransformation" class="mw-redirect" title="Fouriertransformation">Fouriertransformation</a> in Raum und Zeit gewonnen und hat die Form </p> <dl><dd><span class="mwe-math-element"><span class="mwe-math-mathml-inline mwe-math-mathml-a11y" style="display: none;"><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle \omega =f(k)}"> <semantics> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"> <mi>&#x03C9;<!-- ω --></mi> <mo>=</mo> <mi>f</mi> <mo stretchy="false">(</mo> <mi>k</mi> <mo stretchy="false">)</mo> </mstyle> </mrow> <annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle \omega =f(k)}</annotation> </semantics> </math></span><img src="https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/ebd65a42c5784bc96b0008b3fee77ca7d68d3d8d" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.838ex; width:8.843ex; height:2.843ex;" alt="{\displaystyle \omega =f(k)}"></span>.</dd></dl> <p>Im einfachsten Fall sind Kreisfrequenz und Kreiswellenzahl stets proportional </p> <dl><dd><span class="mwe-math-element"><span class="mwe-math-mathml-inline mwe-math-mathml-a11y" style="display: none;"><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle \omega =v_{\text{Phase}}\cdot k}"> <semantics> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"> <mi>&#x03C9;<!-- ω --></mi> <mo>=</mo> <msub> <mi>v</mi> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mtext>Phase</mtext> </mrow> </msub> <mo>&#x22C5;<!-- ⋅ --></mo> <mi>k</mi> </mstyle> </mrow> <annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle \omega =v_{\text{Phase}}\cdot k}</annotation> </semantics> </math></span><img src="https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/badf289b44cd961815154aaaa1d7e66e596c703f" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.671ex; width:13.028ex; height:2.509ex;" alt="{\displaystyle \omega =v_{\text{Phase}}\cdot k}"></span>,</dd></dl> <p>mit der konstanten <a href="/wiki/Phasengeschwindigkeit" title="Phasengeschwindigkeit">Phasengeschwindigkeit</a> <span class="mwe-math-element"><span class="mwe-math-mathml-inline mwe-math-mathml-a11y" style="display: none;"><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle v_{\text{Phase}}={\frac {\omega }{k}}}"> <semantics> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"> <msub> <mi>v</mi> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mtext>Phase</mtext> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mfrac> <mi>&#x03C9;<!-- ω --></mi> <mi>k</mi> </mfrac> </mrow> </mstyle> </mrow> <annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle v_{\text{Phase}}={\frac {\omega }{k}}}</annotation> </semantics> </math></span><img src="https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/4b0d638ce457abd83c831df472925f2dbe602faa" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -2.005ex; width:10.973ex; height:4.843ex;" alt="{\displaystyle v_{\text{Phase}}={\frac {\omega }{k}}}"></span>. In diesem Fall gibt es <i>keine</i> <a href="/wiki/Dispersion_(Physik)" title="Dispersion (Physik)">Dispersion</a>. </p><p>Die Geschwindigkeit eines <a href="/wiki/Wellenpaket" title="Wellenpaket">Wellenpakets</a> ist dagegen die <a href="/wiki/Gruppengeschwindigkeit" title="Gruppengeschwindigkeit">Gruppengeschwindigkeit</a> <span class="mwe-math-element"><span class="mwe-math-mathml-inline mwe-math-mathml-a11y" style="display: none;"><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle v_{\text{Gruppe}}={\frac {\mathrm {d} \omega }{\mathrm {d} k}}.}"> <semantics> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"> <msub> <mi>v</mi> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mtext>Gruppe</mtext> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mfrac> <mrow> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mi mathvariant="normal">d</mi> </mrow> <mi>&#x03C9;<!-- ω --></mi> </mrow> <mrow> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mi mathvariant="normal">d</mi> </mrow> <mi>k</mi> </mrow> </mfrac> </mrow> <mo>.</mo> </mstyle> </mrow> <annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle v_{\text{Gruppe}}={\frac {\mathrm {d} \omega }{\mathrm {d} k}}.}</annotation> </semantics> </math></span><img src="https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/1cefefe292611bcc7dec16c6fa0ed8305961af2f" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -2.005ex; width:14.086ex; height:5.509ex;" alt="{\displaystyle v_{\text{Gruppe}}={\frac {\mathrm {d} \omega }{\mathrm {d} k}}.}"></span> </p><p>Ein Wellenpaket besteht aus Wellen verschiedener Frequenzen, die unterschiedliche Phasengeschwindigkeiten haben können. Daher läuft ein Wellenpaket im Allgemeinen auseinander. Wellenpakete, die aufgrund nichtlinearer Effekte trotz Dispersion <i>nicht</i> auseinanderlaufen, werden als <a href="/wiki/Soliton" title="Soliton">Solitonen</a> bezeichnet. </p> <div id="toc" class="toc" role="navigation" aria-labelledby="mw-toc-heading"><input type="checkbox" role="button" id="toctogglecheckbox" class="toctogglecheckbox" style="display:none" /><div class="toctitle" lang="de" dir="ltr"><h2 id="mw-toc-heading">Inhaltsverzeichnis</h2><span class="toctogglespan"><label class="toctogglelabel" for="toctogglecheckbox"></label></span></div> <ul> <li class="toclevel-1 tocsection-1"><a href="#Optik"><span class="tocnumber">1</span> <span class="toctext">Optik</span></a></li> <li class="toclevel-1 tocsection-2"><a href="#Teilchenphysik"><span class="tocnumber">2</span> <span class="toctext">Teilchenphysik</span></a></li> <li class="toclevel-1 tocsection-3"><a href="#Festkörperphysik"><span class="tocnumber">3</span> <span class="toctext">Festkörperphysik</span></a></li> <li class="toclevel-1 tocsection-4"><a href="#Literatur"><span class="tocnumber">4</span> <span class="toctext">Literatur</span></a></li> </ul> </div> <div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Optik">Optik</h2><span class="mw-editsection"><span class="mw-editsection-bracket">[</span><a href="/w/index.php?title=Dispersionsrelation&amp;veaction=edit&amp;section=1" title="Abschnitt bearbeiten: Optik" class="mw-editsection-visualeditor"><span>Bearbeiten</span></a><span class="mw-editsection-divider"> | </span><a href="/w/index.php?title=Dispersionsrelation&amp;action=edit&amp;section=1" title="Quellcode des Abschnitts bearbeiten: Optik"><span>Quelltext bearbeiten</span></a><span class="mw-editsection-bracket">]</span></span></div> <figure class="mw-default-size" typeof="mw:File/Thumb"><a href="/wiki/Datei:1D_Photonic_Crystal.png" class="mw-file-description"><img src="//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/bf/1D_Photonic_Crystal.png/220px-1D_Photonic_Crystal.png" decoding="async" width="220" height="185" class="mw-file-element" srcset="//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/bf/1D_Photonic_Crystal.png/330px-1D_Photonic_Crystal.png 1.5x, //upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/bf/1D_Photonic_Crystal.png/440px-1D_Photonic_Crystal.png 2x" data-file-width="1318" data-file-height="1111" /></a><figcaption><a href="/wiki/Bandstruktur" title="Bandstruktur">Bandstruktur</a> eines eindimensionalen <a href="/wiki/Photonischer_Kristall" title="Photonischer Kristall">photonischen Kristalls</a>. Die Dispersionsrelation <span class="mwe-math-element"><span class="mwe-math-mathml-inline mwe-math-mathml-a11y" style="display: none;"><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle \omega (k_{\mathrm {z} })}"> <semantics> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"> <mi>&#x03C9;<!-- ω --></mi> <mo stretchy="false">(</mo> <msub> <mi>k</mi> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mi mathvariant="normal">z</mi> </mrow> </mrow> </msub> <mo stretchy="false">)</mo> </mstyle> </mrow> <annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle \omega (k_{\mathrm {z} })}</annotation> </semantics> </math></span><img src="https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/50b5aa4118ef48b9b393b349420c8746c863e338" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.838ex; width:5.429ex; height:2.843ex;" alt="{\displaystyle \omega (k_{\mathrm {z} })}"></span> lässt sich direkt an der Steigung der Bänder ablesen</figcaption></figure> <p>In der Dispersionsrelation der <a href="/wiki/Optik" title="Optik">Optik</a> taucht der (<a href="/wiki/Komplexe_Zahl" title="Komplexe Zahl">komplexe</a>) <a href="/wiki/Brechungsindex" title="Brechungsindex">Brechungsindex</a> <span class="mwe-math-element"><span class="mwe-math-mathml-inline mwe-math-mathml-a11y" style="display: none;"><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle n}"> <semantics> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"> <mi>n</mi> </mstyle> </mrow> <annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle n}</annotation> </semantics> </math></span><img src="https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/a601995d55609f2d9f5e233e36fbe9ea26011b3b" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.338ex; width:1.395ex; height:1.676ex;" alt="{\displaystyle n}"></span> als Funktion der Kreisfrequenz auf: </p> <dl><dd><span class="mwe-math-element"><span class="mwe-math-mathml-inline mwe-math-mathml-a11y" style="display: none;"><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle \omega =c_{\text{M}}\,k={\frac {c}{n(\omega )}}\,k\quad \Rightarrow \quad n={\frac {c}{c_{\text{M}}}}={\frac {c\,k}{\omega }}=f(\omega )}"> <semantics> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"> <mi>&#x03C9;<!-- ω --></mi> <mo>=</mo> <msub> <mi>c</mi> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mtext>M</mtext> </mrow> </msub> <mspace width="thinmathspace" /> <mi>k</mi> <mo>=</mo> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mfrac> <mi>c</mi> <mrow> <mi>n</mi> <mo stretchy="false">(</mo> <mi>&#x03C9;<!-- ω --></mi> <mo stretchy="false">)</mo> </mrow> </mfrac> </mrow> <mspace width="thinmathspace" /> <mi>k</mi> <mspace width="1em" /> <mo stretchy="false">&#x21D2;<!-- ⇒ --></mo> <mspace width="1em" /> <mi>n</mi> <mo>=</mo> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mfrac> <mi>c</mi> <msub> <mi>c</mi> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mtext>M</mtext> </mrow> </msub> </mfrac> </mrow> <mo>=</mo> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mfrac> <mrow> <mi>c</mi> <mspace width="thinmathspace" /> <mi>k</mi> </mrow> <mi>&#x03C9;<!-- ω --></mi> </mfrac> </mrow> <mo>=</mo> <mi>f</mi> <mo stretchy="false">(</mo> <mi>&#x03C9;<!-- ω --></mi> <mo stretchy="false">)</mo> </mstyle> </mrow> <annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle \omega =c_{\text{M}}\,k={\frac {c}{n(\omega )}}\,k\quad \Rightarrow \quad n={\frac {c}{c_{\text{M}}}}={\frac {c\,k}{\omega }}=f(\omega )}</annotation> </semantics> </math></span><img src="https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/f0067f69e981ca1740d75745c1d1e641159c39fb" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -2.671ex; width:49.578ex; height:6.176ex;" alt="{\displaystyle \omega =c_{\text{M}}\,k={\frac {c}{n(\omega )}}\,k\quad \Rightarrow \quad n={\frac {c}{c_{\text{M}}}}={\frac {c\,k}{\omega }}=f(\omega )}"></span></dd></dl> <p>mit </p> <ul><li>der <a href="/wiki/Phasengeschwindigkeit" title="Phasengeschwindigkeit">Phasengeschwindigkeit</a> <span class="mwe-math-element"><span class="mwe-math-mathml-inline mwe-math-mathml-a11y" style="display: none;"><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle c_{\text{M}}}"> <semantics> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"> <msub> <mi>c</mi> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mtext>M</mtext> </mrow> </msub> </mstyle> </mrow> <annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle c_{\text{M}}}</annotation> </semantics> </math></span><img src="https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/b59013bc816d30316f116236aaa3f7bbfac1499a" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.671ex; width:2.746ex; height:2.009ex;" alt="{\displaystyle c_{\text{M}}}"></span> von <a href="/wiki/Licht" title="Licht">Licht</a> in einem <a href="/wiki/Ausbreitungsmedium" title="Ausbreitungsmedium">Medium</a></li> <li>der <a href="/wiki/Vakuumlichtgeschwindigkeit" class="mw-redirect" title="Vakuumlichtgeschwindigkeit">Vakuumlichtgeschwindigkeit</a> <span class="mwe-math-element"><span class="mwe-math-mathml-inline mwe-math-mathml-a11y" style="display: none;"><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle c}"> <semantics> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"> <mi>c</mi> </mstyle> </mrow> <annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle c}</annotation> </semantics> </math></span><img src="https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/86a67b81c2de995bd608d5b2df50cd8cd7d92455" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.338ex; width:1.007ex; height:1.676ex;" alt="{\displaystyle c}"></span>.</li></ul> <div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Teilchenphysik">Teilchenphysik</h2><span class="mw-editsection"><span class="mw-editsection-bracket">[</span><a href="/w/index.php?title=Dispersionsrelation&amp;veaction=edit&amp;section=2" title="Abschnitt bearbeiten: Teilchenphysik" class="mw-editsection-visualeditor"><span>Bearbeiten</span></a><span class="mw-editsection-divider"> | </span><a href="/w/index.php?title=Dispersionsrelation&amp;action=edit&amp;section=2" title="Quellcode des Abschnitts bearbeiten: Teilchenphysik"><span>Quelltext bearbeiten</span></a><span class="mw-editsection-bracket">]</span></span></div> <p>Da die Frequenz immer in Zusammenhang mit der Energie steht </p> <dl><dd><span class="mwe-math-element"><span class="mwe-math-mathml-inline mwe-math-mathml-a11y" style="display: none;"><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle \omega ={\frac {E}{\hbar }}}"> <semantics> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"> <mi>&#x03C9;<!-- ω --></mi> <mo>=</mo> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mfrac> <mi>E</mi> <mi class="MJX-variant">&#x210F;<!-- ℏ --></mi> </mfrac> </mrow> </mstyle> </mrow> <annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle \omega ={\frac {E}{\hbar }}}</annotation> </semantics> </math></span><img src="https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/f9da81c42488056ad3e56a99d73020e3dd3149f7" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -2.005ex; width:7.156ex; height:5.343ex;" alt="{\displaystyle \omega ={\frac {E}{\hbar }}}"></span></dd></dl> <p>und die <a href="/wiki/Wellenzahl" title="Wellenzahl">Wellenzahl</a> (bzw. der <a href="/wiki/Wellenvektor" title="Wellenvektor">Wellenvektor</a>) mit dem <a href="/wiki/Impuls" title="Impuls">Impuls</a> <span class="mwe-math-element"><span class="mwe-math-mathml-inline mwe-math-mathml-a11y" style="display: none;"><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle p}"> <semantics> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"> <mi>p</mi> </mstyle> </mrow> <annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle p}</annotation> </semantics> </math></span><img src="https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/81eac1e205430d1f40810df36a0edffdc367af36" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.671ex; margin-left: -0.089ex; width:1.259ex; height:2.009ex;" alt="{\displaystyle p}"></span> </p> <dl><dd><span class="mwe-math-element"><span class="mwe-math-mathml-inline mwe-math-mathml-a11y" style="display: none;"><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle {\vec {k}}={\frac {\vec {p}}{\hbar }},}"> <semantics> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mover> <mi>k</mi> <mo stretchy="false">&#x2192;<!-- → --></mo> </mover> </mrow> </mrow> <mo>=</mo> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mfrac> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mover> <mi>p</mi> <mo stretchy="false">&#x2192;<!-- → --></mo> </mover> </mrow> <mi class="MJX-variant">&#x210F;<!-- ℏ --></mi> </mfrac> </mrow> <mo>,</mo> </mstyle> </mrow> <annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle {\vec {k}}={\frac {\vec {p}}{\hbar }},}</annotation> </semantics> </math></span><img src="https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/e84a32d0af1fd0ca77c4a0af84d7f1476d82d902" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -2.005ex; width:7.118ex; height:5.676ex;" alt="{\displaystyle {\vec {k}}={\frac {\vec {p}}{\hbar }},}"></span></dd></dl> <p>bezeichnet man die Energie-Impuls-Beziehungen der <a href="/wiki/Teilchenphysik" title="Teilchenphysik">Teilchenphysik</a> auch als Dispersionsrelation (oder Dispersionsbeziehung), z.&#160;B. bei <a href="/wiki/Freies_Teilchen" title="Freies Teilchen">freien</a> <a href="/wiki/Elektron" title="Elektron">Elektronen</a> im nicht-<a href="/wiki/Spezielle_Relativit%C3%A4tstheorie" title="Spezielle Relativitätstheorie">relativistischen</a> Grenzfall: </p> <dl><dd><span class="mwe-math-element"><span class="mwe-math-mathml-inline mwe-math-mathml-a11y" style="display: none;"><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle {\begin{aligned}&amp;&amp;E&amp;={\frac {p^{2}}{2m}}\\\Rightarrow &amp;&amp;\hbar \,\omega &amp;={\frac {\hbar ^{2}k^{2}}{2m}}\\\Leftrightarrow &amp;&amp;\omega &amp;={\frac {\hbar }{2m}}k^{2},\end{aligned}}}"> <semantics> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"> <mtr> <mtd /> <mtd /> <mtd> <mi>E</mi> </mtd> <mtd> <mi></mi> <mo>=</mo> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mfrac> <msup> <mi>p</mi> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mn>2</mn> </mrow> </msup> <mrow> <mn>2</mn> <mi>m</mi> </mrow> </mfrac> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mo stretchy="false">&#x21D2;<!-- ⇒ --></mo> </mtd> <mtd /> <mtd> <mi class="MJX-variant">&#x210F;<!-- ℏ --></mi> <mspace width="thinmathspace" /> <mi>&#x03C9;<!-- ω --></mi> </mtd> <mtd> <mi></mi> <mo>=</mo> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mfrac> <mrow> <msup> <mi class="MJX-variant">&#x210F;<!-- ℏ --></mi> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mn>2</mn> </mrow> </msup> <msup> <mi>k</mi> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mn>2</mn> </mrow> </msup> </mrow> <mrow> <mn>2</mn> <mi>m</mi> </mrow> </mfrac> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mo stretchy="false">&#x21D4;<!-- ⇔ --></mo> </mtd> <mtd /> <mtd> <mi>&#x03C9;<!-- ω --></mi> </mtd> <mtd> <mi></mi> <mo>=</mo> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mfrac> <mi class="MJX-variant">&#x210F;<!-- ℏ --></mi> <mrow> <mn>2</mn> <mi>m</mi> </mrow> </mfrac> </mrow> <msup> <mi>k</mi> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mn>2</mn> </mrow> </msup> <mo>,</mo> </mtd> </mtr> </mtable> </mrow> </mstyle> </mrow> <annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle {\begin{aligned}&amp;&amp;E&amp;={\frac {p^{2}}{2m}}\\\Rightarrow &amp;&amp;\hbar \,\omega &amp;={\frac {\hbar ^{2}k^{2}}{2m}}\\\Leftrightarrow &amp;&amp;\omega &amp;={\frac {\hbar }{2m}}k^{2},\end{aligned}}}</annotation> </semantics> </math></span><img src="https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/d8b9daa9955ba8032df2fe4bcbf4c0d9e423b2d9" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -8.005ex; width:20.91ex; height:17.176ex;" alt="{\displaystyle {\begin{aligned}&amp;&amp;E&amp;={\frac {p^{2}}{2m}}\\\Rightarrow &amp;&amp;\hbar \,\omega &amp;={\frac {\hbar ^{2}k^{2}}{2m}}\\\Leftrightarrow &amp;&amp;\omega &amp;={\frac {\hbar }{2m}}k^{2},\end{aligned}}}"></span></dd></dl> <p>wobei <span class="mwe-math-element"><span class="mwe-math-mathml-inline mwe-math-mathml-a11y" style="display: none;"><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle \hbar }"> <semantics> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"> <mi class="MJX-variant">&#x210F;<!-- ℏ --></mi> </mstyle> </mrow> <annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle \hbar }</annotation> </semantics> </math></span><img src="https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/de68de3a92517953436c93b5a76461d49160cc41" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.338ex; width:1.306ex; height:2.176ex;" alt="{\displaystyle \hbar }"></span> das <a href="/wiki/Reduziertes_Plancksches_Wirkungsquantum" class="mw-redirect" title="Reduziertes Plancksches Wirkungsquantum">reduzierte Plancksche Wirkungsquantum</a> und <span class="mwe-math-element"><span class="mwe-math-mathml-inline mwe-math-mathml-a11y" style="display: none;"><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle m}"> <semantics> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"> <mi>m</mi> </mstyle> </mrow> <annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle m}</annotation> </semantics> </math></span><img src="https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/0a07d98bb302f3856cbabc47b2b9016692e3f7bc" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.338ex; width:2.04ex; height:1.676ex;" alt="{\displaystyle m}"></span> die <a href="/wiki/Masse_(Physik)" title="Masse (Physik)">Masse</a> des Teilchens bezeichnet. </p> <div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Festkörperphysik"><span id="Festk.C3.B6rperphysik"></span>Festkörperphysik</h2><span class="mw-editsection"><span class="mw-editsection-bracket">[</span><a href="/w/index.php?title=Dispersionsrelation&amp;veaction=edit&amp;section=3" title="Abschnitt bearbeiten: Festkörperphysik" class="mw-editsection-visualeditor"><span>Bearbeiten</span></a><span class="mw-editsection-divider"> | </span><a href="/w/index.php?title=Dispersionsrelation&amp;action=edit&amp;section=3" title="Quellcode des Abschnitts bearbeiten: Festkörperphysik"><span>Quelltext bearbeiten</span></a><span class="mw-editsection-bracket">]</span></span></div> <p>In der <a href="/wiki/Festk%C3%B6rperphysik" title="Festkörperphysik">Festkörperphysik</a> wird die Dispersion als Zusammenhang zwischen Energie bzw. Kreisfrequenz und Wellenzahl eines <a href="/wiki/Teilchen" title="Teilchen">Teilchens</a> oder <a href="/wiki/Quasiteilchen" title="Quasiteilchen">Quasiteilchens</a> angegeben. In <a href="/wiki/Festk%C3%B6rper" title="Festkörper">Festkörpern</a> wird dabei einerseits den <a href="/wiki/Phonon" title="Phonon">Phononen</a> (Gitterschwingungen des <a href="/wiki/Atomgitter" title="Atomgitter">Atomgitters</a>) eine <a href="/wiki/Phonon#Dispersion" title="Phonon">Phononen-Dispersionsrelation</a> zugeordnet, andererseits kann den Elektronen eine Elektronen-Dispersionsrelation zugeordnet werden, die mit Hilfe der <a href="/wiki/Bandstruktur" title="Bandstruktur">Bandstruktur</a> beschrieben wird. </p> <div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Literatur">Literatur</h2><span class="mw-editsection"><span class="mw-editsection-bracket">[</span><a href="/w/index.php?title=Dispersionsrelation&amp;veaction=edit&amp;section=4" title="Abschnitt bearbeiten: Literatur" class="mw-editsection-visualeditor"><span>Bearbeiten</span></a><span class="mw-editsection-divider"> | </span><a href="/w/index.php?title=Dispersionsrelation&amp;action=edit&amp;section=4" title="Quellcode des Abschnitts bearbeiten: Literatur"><span>Quelltext bearbeiten</span></a><span class="mw-editsection-bracket">]</span></span></div> <ul><li><a href="/wiki/Dieter_Meschede" title="Dieter Meschede">Dieter Meschede</a>&#58; <cite style="font-style:italic">Optik, Licht und Laser</cite>. Springer-Verlag, 2015, <a href="/wiki/Spezial:ISBN-Suche/3663109542" class="internal mw-magiclink-isbn">ISBN 3-663-10954-2</a>, <span style="white-space:nowrap">S.<span style="display:inline-block;width:.2em">&#160;</span>29<span style="display:inline-block;width:.2em">&#160;</span>f</span>.<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&amp;rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abook&amp;rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Dispersionsrelation&amp;rft.au=Dieter+Meschede&amp;rft.btitle=Optik%2C+Licht+und+Laser&amp;rft.date=2015&amp;rft.genre=book&amp;rft.isbn=3663109542&amp;rft.pages=29f&amp;rft.pub=Springer-Verlag" style="display:none">&#160;</span></li> <li><cite style="font-style:italic">Dispersionsrelation</cite>. In: Ulrich Kilian u. Christine Weber (Hrsg.): <cite style="font-style:italic">Lexikon der Physik</cite>. Spektrum Akademischer Verlag, 2003, <a href="/wiki/Spezial:ISBN-Suche/9783860252963" class="internal mw-magiclink-isbn">ISBN 978-3-86025-296-3</a> (<a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.spektrum.de/lexikon/physik/dispersionsrelation/3190">spektrum.de</a>).<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&amp;rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abook&amp;rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Dispersionsrelation&amp;rft.atitle=Dispersionsrelation&amp;rft.btitle=Lexikon+der+Physik&amp;rft.date=2003&amp;rft.genre=book&amp;rft.isbn=9783860252963&amp;rft.pub=Spektrum+Akademischer+Verlag" style="display:none">&#160;</span></li> <li><cite style="font-style:italic">Dispersionsrelation</cite>. In: <a href="/wiki/Harry_Paul_(Physiker)" title="Harry Paul (Physiker)">Harry Paul</a> (Hrsg.): <cite style="font-style:italic">Lexikon der Optik</cite>. 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