Che cos'è la velocità di fase?

Quando si studia la velocità delle onde o la velocità con cui si muovono le onde, ci sono due tipi distinti che possono essere calcolati, che sono la velocità di fase e la velocità di gruppo. La velocità di fase misura la velocità di una singola onda, mentre la velocità di gruppo misura la velocità di un pacchetto d'onda o inviluppo. Un pacchetto di onde è un gruppo di onde che si muovono come una singola unità e quindi possono essere misurate come una singola entità.

La velocità viene calcolata misurando la distanza percorsa durante un determinato tempo. La misurazione della velocità di fase comporta la misurazione della distanza di una lunghezza d'onda che si muove in un periodo di tempo. Una lunghezza d'onda è la distanza dalla cresta, o dall'alto, di un'onda alla cresta dell'onda successiva. Le velocità di fase e le velocità di gruppo non devono essere le stesse in un pacchetto d'onda.

Si possono osservare diverse relazioni tra velocità di fase e di gruppo. Quando le velocità di fase e di gruppo sono uguali, ogni onda componente si sposta con l'intero pacchetto o la forma d'onda si muove come una singola unità. Se la velocità di fase è uguale alla velocità di gruppo negativa, le onde componenti si muovono nella direzione opposta al pacchetto di onde.

Le velocità di fase e di gruppo possono anche essere maggiori o minori l'una dell'altra. Le onde con velocità di fase superiori alla velocità del gruppo si muoveranno più rapidamente dell'inviluppo. È vero il contrario quando la velocità del gruppo è maggiore. In questo caso, le onde del componente si muovono più lentamente dell'intero inviluppo.

Oltre agli scenari di cui sopra, la velocità di fase o la velocità di gruppo possono essere uguali a zero. Quando ciò accade, le onde componente o il pacchetto di onde sono ferme. Con una velocità di fase pari a zero, il pacchetto d'onda si sposta su onde componenti stazionarie. Una velocità di gruppo pari a zero indica che l'inviluppo è fermo e le onde componenti si muovono attraverso di esso.

La velocità di fase differirà per diversi tipi di media. Questo perché le proprietà del mezzo svolgono un ruolo, quindi le onde luminose, le onde sonore e le onde in diversi liquidi possono reagire in modo diverso. Inoltre, la frequenza delle onde può avere un effetto diretto sulla velocità di fase, poiché le diverse frequenze delle onde viaggiano solitamente a velocità diverse. La velocità di fase delle onde può anche essere misurata all'interno di un vuoto. Questo deve essere preso in considerazione poiché la permeabilità e la permittività del vuoto avranno un effetto diretto sulla velocità di fase e di gruppo del mezzo da misurare.