Разлика между фазова скорост и групова скорост

Фазова скорост спрямо групова скорост

Фазовата скорост и груповата скорост са две много важни понятия във физиката. Те играят жизненоважна роля в области като механика на вълните, оптика, квантова механика и дори звукова техника. Жизненоважно е да имате стабилно разбиране както за фазова скорост, така и за групова скорост, за да постигнете превъзходство в такива полета. В тази статия ще обсъдим какво са фазовата и груповата скорост, определенията за груповата и фазовата скорост, техните приложения, приликите им и накрая разликата между тези две.

Какво е фазова скорост?

Фазова скорост е концепция, обсъждана при разпространение на вълни. Фазовата скорост на една вълна е скоростта на „фаза“, която се разпространява. За уточнение, приемете гребен на вълна, която се движи в посока x на оста. Фазовата скорост е x компонент на скоростта на избраната точка на гребена. Това може да се получи и чрез разделяне на дължината на вълната на времето, необходимо за една дължина на вълната да премине избрана точка. Това време е равно на периода на трептене, което предизвиква вълната. Сега помислете за стандартна синусоида A sin (wt - kx), където w е ъгловата скорост на източника, t е времето, k е числото на вълната (брой на пълните дължини на вълната на дължина 2π), а x е позицията по оста x. На гребена wt - kx е равно на нула. Следователно фазовата скорост (x / t) е равна на w / k. математически стойността p = wt - kx е фазата на вълната.

Какво е групова скорост?

Груповата скорост се обсъжда при суперпозиция на вълни. За да разберем груповата скорост, първо трябва да разберем концепцията за суперпозиция. Когато две вълни се прехващат помежду си в пространството, полученото трептене е донякъде сложно от синусовото поведение. Частицата в една точка се колебае с различни амплитуди. Максималната амплитуда е унисон на двете амплитуди на оригиналните вълни. Минималната амплитуда е минималната разлика между двете първоначални амплитуди. Ако двете амплитуди са равни, максималната е два пъти амплитудата, а минималната е нула. За по-голяма яснота нека приемем, че двете модулирани вълни са с една и съща амплитуда и различни честоти. Това кара вълната с по-висока честота да се обвива във вълната с по-ниската честота. Това причинява група вълни, опаковани в плик. Скоростта на тази обвивка е груповата скорост на вълната. Трябва да се отбележи, че при стояща вълна скоростта на групата е нула. За да бъде груповата скорост нулева, двете вълни трябва да са с еднаква честота и да имат противоположни посоки на движение.