
In ottica la dispersione è un fenomeno fisico che causa la separazione di un'onda in componenti spettrali con diverse lunghezze d'onda, a causa della dipendenza della velocità dell'onda dalla lunghezza d'onda nel mezzo attraversato. È spesso descritta in onde luminose, ma può avvenire in ogni tipo di onda che interagisce con un mezzo o che può essere confinata in una guida d'onda, come le onde sonore. La dispersione è anche chiamata dispersione cromatica per enfatizzare la sua dipendenza dalla lunghezza d'onda. Un mezzo che esibisce queste caratteristiche nei confronti dell'onda in propagazione è detto "dispersivo".
Esistono in generale due sorgenti di dispersione: la dispersione di materiale, che deriva dal fatto che la risposta del materiale alle onde dipende dalla frequenza e la dispersione di guida d'onda, che avviene quando la velocità dell'onda nella guida dipende dalla sua frequenza. I modi trasversi delle onde confinate in una guida d'onda finita in generale hanno velocità (e forme di campo) diverse, che dipendono dalla frequenza (ossia dalla dimensione relativa dell'onda, la lunghezza d'onda, rispetto alle dimensioni della guida).
La dispersione in guide d'onda utilizzate per le telecomunicazioni comporta la degradazione del segnale, poiché il diverso ritardo con cui le differenti componenti spettrali giungono al ricevitore, "sporca" il segnale nel tempo ovvero crea distorsione. Un fenomeno simile è la dispersione modale, causata dalla presenza di più modi in una guida ad una data frequenza, ognuno dei quali presenta una velocità diversa. Un caso particolare è invece la dispersione dei modi di polarizzazione o PMD ("polarization mode dispersion") che deriva dalla composizione di due modi separati in polarizzazione che viaggiano a velocità diverse a causa di imperfezioni randomiche che spezzano la simmetria della guida.
La dispersione della luce nel vetro di un prisma è usata per costruire spettrometri e spettroradiometri. Sono utilizzati anche reticoli olografici, poiché consentono una discriminazione più accurata delle lunghezze d'onda. La dispersione nelle lenti produce l'aberrazione cromatica, un effetto indesiderato che può distorcere la immagini in microscopi, telescopi ed obiettivi fotografici.
In ottica la "velocità di fase" di un'onda "v" in un dato mezzo uniforme è data da
dove formula_2 è la velocità della luce nel vuoto ed formula_3 l'indice di rifrazione del mezzo.
In generale l'indice di rifrazione è una funzione della frequenza formula_4 della luce, quindi formula_5 o, alternativamente, rispetto alla lunghezza d'onda formula_6 La dipendenza dalla lunghezza d'onda dell'indice di rifrazione di un materiale è solitamente quantificato mediante formule empiriche, l'equazione di Cauchy e l'equazione di Sellmeier.
La conseguenza più comunemente osservabile della dispersione in ottica è la separazione di luce bianca in uno spettro di colori per mezzo di un prisma triangolare. Dalla legge di Snell si può vedere che l'angolo di rifrazione della luce in un prisma dipende dall'indice di rifrazione del materiale di cui è composto il prisma. Dato che l'indice di rifrazione varia in dipendenza dalla lunghezza d'onda, ne segue che anche l'angolo con cui la luce viene rifratta varia con la lunghezza d'onda, causando una separazione angolare dei colori nota anche come "dispersione angolare".
Per la luce visibile, la maggior parte dei materiali trasparenti ha:
o alternativamente


Un telescopio rifrattore è un telescopio ottico che, mediante l'utilizzo di lenti, sfrutta il fenomeno della rifrazione.
Il più grande rifrattore mai costruito è quello da 49,2 pollici (125 cm) dell'Esposizione universale di Parigi del 1900, ma venne smantellato dopo alcuni anni, senza trovare acquirenti (le lenti e il siderostato sono conservati all'Osservatorio di Parigi), segue il 40 pollici (101,60 cm) dell'Osservatorio Yerkes, costruito alla fine del XIX secolo.
La componente ottica di un telescopio rifrattore è costituita da un tubo lungo sulla cui estremità frontale è disposto un doppietto (due vetri ottici, o lenti, opportunamente lavorati spaziati in aria) chiamato obiettivo, che ha la funzione di raccogliere e di focalizzare la luce.
L'obiettivo svolge sostanzialmente la funzione di prisma: scompone e ricompone la radiazione luminosa in un determinato punto dato dalla lunghezza focale strumentale.
Il tubo ottico, oltre ad assolvere alla funzione di sostegno dell'obiettivo e dell'oculare (o del dispositivo che esamina la radiazione luminosa) evita, dal momento che è chiuso ai due lati, che si verifichi il degrado dell'immagine dovuto ai moti interni dell'aria.
L'oculare è un altro insieme di lenti che serve a rendere accessibile all'occhio tutti i particolari contenuti nell'immagine formata dall'obiettivo.
I rifrattori possono essere di tipo acromatico, semi-apocromatico o apocromatico in funzione della capacità di focalizzare nello stesso punto la luce di diversi colori.
I rifrattori dal costo maggiore sono senza dubbio i cosiddetti apocromatici, strumenti studiati in modo da ridurre praticamente in modo completo l'aberrazione cromatica, tipica degli strumenti a lenti. Per raggiungere questa eccellenza nelle immagini si utilizzano sistemi ottici a bassa dispersione come lenti alla fluorite minerale o sintetica. 
Questo tipo di aberrazione si manifesta con la comparsa di aloni colorati sui bordi dei soggetti osservati, ed è più evidente nei rifrattori dal basso costo o non perfettamente corretti.
Un tipo particolare di rifrattore è il coronografo, per osservare la corona solare.
Rifrattori che presentano una buona qualità delle ottiche forniscono immagini luminose e molto contrastate. D'altro canto però questi strumenti presentano generalmente piccole aperture rispetto al costo di costruzione e questo li limita "pesantemente" nell'osservazione di tutti quelli che sono gli oggetti deboli (come nebulose o galassie).
All'aumentare delle dimensioni del telescopio il peso e il costo delle lenti rendono impraticabile la costruzione di grandi telescopi di questo tipo.
Nell'uso amatoriale, il telescopio a lenti trova le migliori applicazioni nella osservazione dei pianeti.
Nei rifrattori le immagini astronomiche posseggono una grandissima nitidezza, per questa ragione essi sono generalmente preferiti dagli astrofili che osservano gli sfuggenti particolari dei pianeti, spesso poco contrastati. Tuttavia a causa degli alti costi di produzione, per un astrofilo è possibile comprare un riflettore significativamente più grande a parità di costo e quindi dotato nel complesso di maggiore potere risolutivo. Proprio a causa delle difficoltà costruttive, i telescopi ad uso amatoriale in commercio difficilmente superano il diametro di 10–15 cm.
In caso di osservazioni terrestri si antepone spesso -prima dell'oculare- un prisma raddrizzatore ad angolo retto.
