当代天文学的研究需要借助四大媒介，电磁波，中微子，引力波与高能宇宙线。而电磁波可以说是最“古老”、在很长一段时间里（甚至直到现在）最主要的媒介。
我们可以通过电磁波承载的信息，去研究宇宙中发生的各种光怪陆离、摄人心魄的物理现象。但是传播到地球的电磁波可以说已经“千疮百孔”了，不能直接拿来进行研究，而是要去除电磁波远道而来在一路上受到的各种影响，也就是所谓的传播效应（传播效应本身也是用电磁波研究的内容）。
“色散”效应就是很多时候需要去除的一个传播效应。
色散指的是，辐射源同一时间发出的各种频率的电磁波，却在不同时间到达地球。为什么会出现这种情况呢？
简单用比喻来说，这就跟太阳光经过三棱镜发生色散一样。但本文要从麦克斯韦方程出发，把星际空间中的色散描述出来。
在星际空间中存在大量的“等离子体”，即分开的自由电子和离子（原子核）组成的气体，我们就是要考虑电磁波在这样的等离子体中穿行时的行为。
不想看推导，可以直接滑到最后一个公式处。
有真空中的麦氏方程（高斯单位制）
假设电磁波的形式为
代入麦氏方程
上面四式结合欧姆定律可以得出电荷密度ρ=0
在等离子体气体云中，电流密度由电子和离子提供，但离子的质量大所以速度相比电子来说很小，电流密度将主要由电子提供
其中的n_e为电子数密度
电子在空间中受到电磁力的作用，而且考虑是“冷”的电子，也就是电子的速度远小于光速
用牛顿第二定律就可以求出电子速度
再代入欧姆定律就可以得到电导率
最终就将麦克斯韦方程组整理成如下形式
其中的ε为“复数介电常数”，定义为
此时麦克斯韦方程组的形式与“无源区”的麦克斯韦方程组完全一样，这就可以直接套用在无源区麦氏方程得出的结果，只不过把介电常数换为上面是“复介电常数”，可以得到电磁波在等离子体中的色散关系
其中的ω_p为等离子体的“振荡频率”，定义为
由上面的式子可以看出，
如果电磁波的频率ω小于振荡频率ω_p，那么电磁波就不能穿过等离子体云。通过色散关系还可以得到电磁波的群速度（就理解为电磁波的传播速度）
一方面在等离子体中，电磁波的群速度没有超光速，另一方面不同频率的电磁波有不同的速度。当不同频率的电磁波同时从某个天体上发出后，当它们穿过位于星际空间中的等离子体云时，不同频率的电磁波速度不同，就会在等离子体中慢慢前后分散开（因为跑的不一样快），最终就会导致这些电磁波不能同时到达地球，这就是色散。
脉冲星可以在射电、可见光一直到高能X射线、γ射线的波段内都发出辐射，当用仪器接收脉冲星的“脉冲”信号时，会很明显地看到有色散。
下图为澳大利亚的64米Parkes望远镜观测到的脉冲星PSR J0613-0200在频率带宽为256MHz，中心频率1369MHz的信号
图片源于本文作者
上图里，纵轴是1024个频率通道的标号，横轴是一个脉冲周期里的bin（可以看作信号到达望远镜的时间），而脉冲信号就是图里面那些比较亮的地方（那些长的斜线上每一点都是一个脉冲）。
有了本文里推的那些公式，就可以把数据里的色散效应给修正掉。
本文完。
