Разница между фазовой скоростью и групповой скоростью

Скорость фазы против скорости группы

Фазовая скорость и групповая скорость - два очень важных понятия в физике. Они играют жизненно важную роль в таких областях, как волновая механика, оптика, квантовая механика и даже звуковая инженерия. Очень важно иметь четкое понимание как фазовой скорости, так и групповой скорости, чтобы преуспеть в таких областях. В этой статье мы собираемся обсудить, что такое фазовая скорость и групповая скорость, определения групповой скорости и фазовой скорости, их применения, их сходства и, наконец, различие между этими двумя.

Что такое фазовая скорость?

Фазовая скорость - это понятие, обсуждаемое при распространении волн. Фазовая скорость волны - это скорость «фазы», ​​которая распространяется. Для ясности предположим, что гребень волны движется в направлении оси x. Фазовая скорость - это x составляющая скорости выбранной точки на гребне. Это также может быть получено путем деления длины волны на время, необходимое для прохождения одной длины волны выбранной точки. Это время равно периоду колебаний, который вызывает волна. Теперь рассмотрим стандартную синусоидальную волну A sin (wt - kx), где w - угловая скорость источника, t - время, k - волновое число (число полных длин волн на длину 2π), а x - позиция на оси х. У гребня wt - kx равен нулю. Следовательно, фазовая скорость (x / t) равна w / k. математически значение p = wt - kx - фаза волны.

Что такое скорость группы?

Групповая скорость обсуждается при наложении волн. Чтобы понять групповую скорость, нужно сначала понять концепцию суперпозиции. Когда две волны пересекают друг друга в пространстве, результирующее колебание несколько сложнее, чем поведение синуса. Частица в точке колеблется с различными амплитудами. Максимальная амплитуда - это унисон двух амплитуд исходных волн. Минимальная амплитуда - это минимальная разница между двумя исходными амплитудами. Если две амплитуды равны, максимум в два раза превышает амплитуду, а минимум равен нулю. Для ясности предположим, что две модулированные волны имеют одинаковую амплитуду и разные частоты. Это приводит к тому, что волна с более высокой частотой охватывает волну с более низкой частотой. Это вызывает группу волн, упакованных в конверт. Скорость этой оболочки - групповая скорость волны. Следует отметить, что для стоячей волны групповая скорость равна нулю. Чтобы групповая скорость была равна нулю, обе волны должны иметь одинаковую частоту и иметь противоположные направления движения..