Co je rychlost fáze?

Při studiu rychlosti vln nebo rychlosti rychlých vln lze vypočítat dva odlišné typy, kterými jsou fázová rychlost a skupinová rychlost. Fázová rychlost měří rychlost jedné vlny, zatímco skupinová rychlost měří rychlost vlnového paketu nebo obálky. Vlnový paket je skupina vln, které se pohybují jako jedna jednotka, a lze je tedy měřit jako jedna entita.

Rychlost se počítá měřením vzdálenosti ujeté během určitého času. Měření rychlosti fáze zahrnuje měření vzdálenosti, kterou se jedna vlnová délka pohybuje v časové periodě. Vlnová délka je vzdálenost od vrcholu nebo vrcholu jedné vlny k vrcholu další vlny. Fázové rychlosti a skupinové rychlosti nemusí být ve vlnovém paketu stejné.

Mezi fázovými a skupinovými rychlostmi lze pozorovat několik různých vztahů. Když jsou fázové a skupinové rychlosti stejné, každá složková vlna se pohybuje s celým paketem nebo se tvar vlny pohybuje jako jedna jednotka. Pokud je fázová rychlost rovna rychlosti záporné skupiny, pak se vlny komponent pohybují v opačném směru než vlnový paket.

Fázové a skupinové rychlosti mohou být také větší nebo menší než ostatní. Vlny s fázovými rychlostmi většími, než je rychlost skupiny, se budou pohybovat rychleji než obálka. Opak je pravdou, když je rychlost skupiny větší. V tomto případě se vlny komponent pohybují pomaleji než celá obálka.

Kromě výše uvedených scénářů může být fázová rychlost nebo rychlost skupiny rovna nule. Když k tomu dojde, buď komponentní vlny nebo vlnový paket jsou nehybné. S nulovou fázovou rychlostí se paket vlny pohybuje přes vlny stacionárních komponent. Skupinová rychlost nula znamená, že obálka je nehybná a složky jím procházejí.

Fázová rychlost se bude lišit pro různé typy médií. Je to proto, že vlastnosti média hrají roli, takže lehké vlny, zvukové vlny a vlny v různých kapalinách mohou reagovat odlišně. Také frekvence vln může mít přímý účinek na fázovou rychlost, protože různé frekvence vln obvykle cestují různými rychlostmi. Fázovou rychlost vln lze také měřit ve vakuu. To je třeba vzít v úvahu, protože propustnost a permitivita vakua bude mít přímý vliv na fázové a skupinové rychlosti měřeného média.