Різниця між фазовою швидкістю та груповою швидкістю

Фазова швидкість проти групової швидкості

Фазова швидкість і групова швидкість - два дуже важливих поняття у фізиці. Вони відіграють життєво важливу роль у таких сферах, як хвильова механіка, оптика, квантова механіка та навіть звукотехніка. Для досягнення успіху в таких полях важливо мати чітке розуміння як фазової швидкості, так і групової швидкості. У цій статті ми розглянемо, що таке фазова швидкість і швидкість групи, визначення групової швидкості та фазової швидкості, їх застосування, їх схожість і нарешті різниця між цими двома.

Що таке фазова швидкість?

Фазова швидкість - це концепція, що обговорюється при поширенні хвиль. Фазова швидкість хвилі - це швидкість “фази”, яка поширюється. Для уточнення припустимо гребінь хвилі, яка рухається у напрямку осі x. Фазова швидкість - х компонент швидкості вибраної точки на гребені. Це також можна отримати, поділивши довжину хвилі на час, необхідний для проходження однієї довжини хвилі до вибраної точки. Цей час дорівнює періоду коливань, який викликає хвиля. Тепер розглянемо стандартну синусоїду A sin (wt - kx), де w - кутова швидкість джерела, t - час, k - число хвилі (кількість повних довжин хвиль на довжину 2π), а x - положення на осі x. На гребені wt - kx дорівнює нулю. Тому швидкість фази (x / t) дорівнює w / k. математично значення p = wt - kx - фаза хвилі.

Що таке групова швидкість?

Групова швидкість обговорюється під суперпозицією хвиль. Щоб зрозуміти групову швидкість, потрібно спочатку зрозуміти поняття суперпозиції. Коли дві хвилі перехоплюють одна одну в просторі, виникаюче коливання дещо складніше, ніж синусоїдальна поведінка. Частинка в точці коливається з різною амплітудою. Максимальна амплітуда - це унісон двох амплітуд початкових хвиль. Мінімальна амплітуда - це мінімальна різниця між двома вихідними амплітудами. Якщо дві амплітуди рівні, максимальна вдвічі більше амплітуди, а мінімальна дорівнює нулю. Для наочності припустимо, що дві модульовані хвилі мають однакову амплітуду та різну частоту. Це призводить до того, що хвиля з більш високою частотою огортається у хвилі з нижчою частотою. Це викликає групу хвиль, упакованих у конверт. Швидкість цієї оболонки - групова швидкість хвилі. Слід зазначити, що для стоячої хвилі швидкість групи дорівнює нулю. Щоб групова швидкість була нульовою, обидві хвилі повинні бути однакової частоти, і вони повинні мати протилежні напрямки руху.