La dispersión es un fenómeno de separación de las ondas de distinta frecuencia al atravesar un material; todos los medios materiales son más o menos dispersivos, y la dispersión afecta a todas las ondas; por ejemplo, a las ondas sonoras que se desplazan a través de la atmósfera, a las ondas de radio que atraviesan el espacio interestelar o a la luz que atraviesa el agua, el vidrio o el aire. Cuando la luz blanca (compuesta por ondas de todas las frecuencias dentro de la gama visible) pasa a través de un bloque de vidrio, los diferentes colores son refractados o desviados en distinta medida. Si los lados del bloque no son paralelos (por ejemplo, en un prisma triangular) los diferentes colores de la luz que emerge del bloque se propagan con ángulos distintos, produciendo un espectro; así, la luz del Sol genera a menudo espectros al atravesar un vidrio tallado.
El físico británico Isaac Newton fue el primero en estudiar la dispersión de la luz cuando, en 1666, hizo incidir sobre un prisma la luz solar procedente de una rendija en una persiana. La dispersión se debe a que la velocidad de una onda depende de su frecuencia (y por tanto de su longitud de onda); por ejemplo, las ondas luminosas de diferente longitud de onda tienen velocidades de propagación distintas en el vidrio, por lo que son refractadas en diferente medida.
En las fibras ópticas (fibras que pueden transportar señales, y por tanto información, en forma de pulsos luminosos), la dispersión supone un problema. Cada pulso luminoso se compone de un intervalo de frecuencias, que avanzan por la fibra con velocidades ligeramente distintas. Esto aumenta la duración del pulso de llegada, haciendo más difícil separarlo de los pulsos siguientes.
Por analogía, cualquier separación de ondas de distintas frecuencias puede llamarse dispersión, como la que se origina en una red de difracción, aunque esta separación sea debida a fenómenos totalmente distintos, como son la difracción y la interferencia (véase también espectroscopia; movimiento ondulatorio).