折射率隨波長的變化通常是“波長越短，折射率越大”，這被稱為“正常色散”。但是有時也會出現“波長越短，折射率越小”的情況，這被稱為“反常色散”，通常發生在物質的吸收峰附近。另外，當波長非常短時，“折射率可能會很接近但是小於1”，也就是X射線常常碰到的情況。此時“介質中的光速比真空光速更快”，而且“從真空進入介質時，電磁波可能發生全反射”。在詳細說明原因之前，先給出一種物質的“全電磁波譜”折射率曲線示意圖： 下圖是一種石英晶體的實測結果（《光學材料手冊》若木守明[日]等著，周海憲等譯）：可以看到示意圖和實際結果的相似性。下面首先說明一下“折射率曲線的成因”，然後說明“為什麼X射線的折射率小於1，而且非常接近1？”折射率曲線的成因折射率有很多種起源，最常見的一種是“電場在介質中激發了微觀電流”。我們知道，電磁波（也就是光）是電場和磁場的時空振動，並且兩者相互耦合。時間振動用（圓）頻率描述，空間振動用波長描述，兩者乘積就是光速。問題是電流也會激發磁場，它改變了電場和磁場的耦合。在一般情況下，電場推動介質中的電子運動形成一個同頻電流，所以這個電流不影響電磁波頻率，但會改變電磁波的空間週期，即，從而引發光速的改變。粗略的說，折射率就是介質中光速變化的度量。利用一個經典振子模型，這個電流實際上很容易被計算出來。在這個模型中，電子被看成一個固有頻率為並帶有阻尼的振子（它們都是材料的固有屬性），其振幅方程就是普通的，其中m是電子質量，力F來自電場。我們立刻得到，電子受迫振動解為。而運動的電荷將引發電流密度，其中Z是電子濃度。這就是電場在介質中激發的微觀電流。為了計算出折射率，只要考慮均勻平面波的情況。此時電場為（x方向振動），磁場為（y方向振動），傳播方向為z。Maxwell方程退化為和。把上面的結果帶入，立刻得到，其中就是折射率。當然，材料中的電子有很多種型別，其濃度、共振頻率、阻尼係數都不相同，所以真正的折射率應該是各類電子貢獻的組合：注意，這個折射率帶有虛部，它表示了介質的吸收，實部表示了光速的變化。在適當的引數下，這個式子就對應於本文前面給出的折射率、吸收示意圖。為什麼X射線的折射率小於1，而且非常接近1？當電場推動電子運動時，電子並不總是和電場同相位。當電場頻率超過電子共振頻率時，就會出現反相的情況。在數學上，只要讓，觀察電子振幅x的變化就可以看得很清楚。這導致了某種負向極化電流，“弱化了”電場和磁場的耦合，使電磁場的空間週期變大，導致光速變快。這種現象不止在X射線波段出現，在許多共振頻率附近都可能出現，如前面的圖所示。X射線的特點在於它的頻率很高，因此實際上引起的電子振動幅度很小（再次觀察電子振幅x的解，並讓），也就是介質響應很弱，使它看起來更像真空，所以折射率很接近1。
折射率隨波長的變化通常是“波長越短，折射率越大”，這被稱為“正常色散”。但是有時也會出現“波長越短，折射率越小”的情況，這被稱為“反常色散”，通常發生在物質的吸收峰附近。另外，當波長非常短時，“折射率可能會很接近但是小於1”，也就是X射線常常碰到的情況。此時“介質中的光速比真空光速更快”，而且“從真空進入介質時，電磁波可能發生全反射”。在詳細說明原因之前，先給出一種物質的“全電磁波譜”折射率曲線示意圖： 下圖是一種石英晶體的實測結果（《光學材料手冊》若木守明[日]等著，周海憲等譯）：可以看到示意圖和實際結果的相似性。下面首先說明一下“折射率曲線的成因”，然後說明“為什麼X射線的折射率小於1，而且非常接近1？”折射率曲線的成因折射率有很多種起源，最常見的一種是“電場在介質中激發了微觀電流”。我們知道，電磁波（也就是光）是電場和磁場的時空振動，並且兩者相互耦合。時間振動用（圓）頻率描述，空間振動用波長描述，兩者乘積就是光速。問題是電流也會激發磁場，它改變了電場和磁場的耦合。在一般情況下，電場推動介質中的電子運動形成一個同頻電流，所以這個電流不影響電磁波頻率，但會改變電磁波的空間週期，即，從而引發光速的改變。粗略的說，折射率就是介質中光速變化的度量。利用一個經典振子模型，這個電流實際上很容易被計算出來。在這個模型中，電子被看成一個固有頻率為並帶有阻尼的振子（它們都是材料的固有屬性），其振幅方程就是普通的，其中m是電子質量，力F來自電場。我們立刻得到，電子受迫振動解為。而運動的電荷將引發電流密度，其中Z是電子濃度。這就是電場在介質中激發的微觀電流。為了計算出折射率，只要考慮均勻平面波的情況。此時電場為（x方向振動），磁場為（y方向振動），傳播方向為z。Maxwell方程退化為和。把上面的結果帶入，立刻得到，其中就是折射率。當然，材料中的電子有很多種型別，其濃度、共振頻率、阻尼係數都不相同，所以真正的折射率應該是各類電子貢獻的組合：注意，這個折射率帶有虛部，它表示了介質的吸收，實部表示了光速的變化。在適當的引數下，這個式子就對應於本文前面給出的折射率、吸收示意圖。為什麼X射線的折射率小於1，而且非常接近1？當電場推動電子運動時，電子並不總是和電場同相位。當電場頻率超過電子共振頻率時，就會出現反相的情況。在數學上，只要讓，觀察電子振幅x的變化就可以看得很清楚。這導致了某種負向極化電流，“弱化了”電場和磁場的耦合，使電磁場的空間週期變大，導致光速變快。這種現象不止在X射線波段出現，在許多共振頻率附近都可能出現，如前面的圖所示。X射線的特點在於它的頻率很高，因此實際上引起的電子振動幅度很小（再次觀察電子振幅x的解，並讓），也就是介質響應很弱，使它看起來更像真空，所以折射率很接近1。