Диспе́рсия све́та, совокупность оптических явлений, обусловленных зависимостью показателя преломления $n$ (или диэлектрической проницаемости $ε$) среды от частоты $ω$ (длины волны $λ$) и волнового вектора $\boldsymbol k$ распространяющейся в ней световой волны. Термин «дисперсия света» введён И. Ньютоном (1672) для описания разложения белого света в спектр при преломлении в стеклянной призме (рис. 1). В настоящее время этот термин употребляется и в более широком смысле; по аналогии с дисперсией света, дисперсией также называют явления, обусловленные зависимостью распространения волн любой другой природы от длины волны или частоты (дисперсия волн). По этой причине, например, термин «дисперсионное соотношение» («дисперсионное уравнение») – количественное соотношение, связывающее частоту и волновой вектор $ω = ω(\boldsymbol k),$ – применяется не только к электромагнитной волне, но к любому волновому процессу.

Отклик среды на воздействие световой волны является инерционным и нелокальным, т. е. значение электрической индукции $D$ в данный момент времени $t$ и в данной точке $r_0$ зависит от значений напряжённости электрического поля $E$ в предыдущие моменты времени Рис. 1. Схематическое представление разложения белого света в спектр при прохождении через стеклянную призму вследствие дисперсии света в стекле.Рис. 1. Схематическое представление разложения белого света в спектр при прохождении через стеклянную призму вследствие дисперсии света в стекле.(временна́я, или частотная, дисперсия света) и значений $E$ в окрестности этой точки (пространственная дисперсия света). Частотная дисперсия более существенна, т. к. частоты оптического излучения ω (порядка 10¹⁵ Гц) соизмеримы с внутриатомными (молекулярными) процессами. Эффекты пространственной дисперсии проявляются слабее.

При разложении белого света в спектр с помощью двух скрещённых стеклянных призм на экране образуется цветная полоса, дающая информацию о зависимости $n(ω)$. Для большинства оптических материалов показатель преломления растёт с частотой (фиолетовые лучи преломляются сильнее красных; см. рис. 1) – нормальная дисперсия света, но вблизи собственных частот поглощения вещества наблюдается обратная зависимость – аномальная дисперсия света.

В классической теории дисперсии света Х. А. Лоренца оптические электроны (находящиеся на внешней орбите атомов прозрачных диэлектриков и вызывающие поглощение и излучение света) рассматриваются как гармонические осцилляторы. Под действием электрического поля световой волны они совершают вынужденные колебания. Когда частота световой волны приближается к собственной частоте колебаний, амплитуда колебаний увеличивается, возникает явление резонанса и поглощение света возрастает. В этом случае показатель преломления становится комплексной величиной $ñ = n – iϰ = Öε,$ где $n$ – действительная часть показателя преломления, связанная с фазовой скоростью света $υ_ф$ соотношением $υ_ф = с/n$ ($c$ – скорость света), $ϰ$ – коэффициент поглощения, зависимость которого от частоты определяет форму линии поглощения.

Рис. 2. Зависимости показателя преломления и коэффициента поглощения для газа от частоты света.Рис. 2. Зависимости показателя преломления и коэффициента поглощения для газа от частоты света.На рис. 2 представлены зависимости $n$ и $ϰ$ для газа от частоты света $ω;$ видно, что область нормальной дисперсии света находится вне пределов полосы поглощения, а область аномальной дисперсии света расположена в области полосы поглощения. При распространении света в конденсированной среде, в которой внутренние поля соизмеримы со световым полем, учитывают взаимодействие молекул и выражение для $n$ усложняется.

В квантовой теории дисперсии света атом рассматривают как квантово-механическую систему с дискретным набором энергетических состояний; вместо частоты колебания атомного осциллятора вводят частоту атомных переходов $ω = (ℰ_i – ℰ_k)/\hbar,$ где $ℰ_i$ и $ℰ_k$ – энергии $i$-го и $k$-го состояний. Переход с более низкого энергетического состояния на более высокое сопровождается поглощением кванта энергии, а обратный переход – излучением. Воздействие электромагнитного поля световой волны на атом учитывается с помощью теории возмущений. Квантовая теория объяснила особенности дисперсии света, наблюдавшиеся в средах с инверсной населённостью, когда переходы с верхних уровней на нижние сопровождаются усилением света, – т. н. отрицательную дисперсию.

Дисперсию света учитывают при расчёте и анализе характеристик оптических элементов и приборов, при описании распространения световых импульсов в диспергирующей среде, где они могут существенно искажаться (расплываться или сжиматься). Последний эффект играет особенно важную роль в оптоволоконных линиях связи.

Дисперсия света является причиной хроматической аберрации оптических систем.