位相速度とは

波の速度、または波の動きの速さを調べるとき、計算できる2つの異なるタイプがあります。それは、位相速度と群速度です。 位相速度は単一の波の速度を測定し、グループ速度は波のパケットまたはエンベロープの速度を測定します。 ウェーブパケットは、単一のユニットとして移動するウェーブのグループであるため、単一のエンティティとして測定できます。

速度は、特定の時間に移動した距離を測定することにより計算されます。 位相速度の測定には、ある波長が一定の時間内で移動する距離の測定が含まれます。 波長とは、1つの波の頂上または次の波の頂上までの距離です。 フェーズ速度とグループ速度は、ウェーブパケット内で同じである必要はありません。

フェーズ速度とグループ速度の間には、いくつかの異なる関係が見られます。 位相とグループの速度が同じ場合、各コンポーネントの波はパケット全体とともに移動するか、波形は単一のユニットとして移動します。 位相速度が負の群速度に等しい場合、成分波は波束とは反対方向に動いています。

フェーズとグループの速度は、互いに大きくすることも小さくすることもできます。 グループ速度よりも大きい位相速度を持つ波は、エンベロープよりも速く動きます。 グループの速度が大きい場合は、逆になります。 この場合、コンポーネント波は完全なエンベロープよりもゆっくりと動いています。

上記のシナリオに加えて、位相速度またはグループ速度のいずれかをゼロにすることができます。 これが発生すると、コンポーネント波または波パケットのいずれかが静止します。 位相速度がゼロの場合、波束は静止成分波の上を移動します。 グループ速度がゼロの場合、エンベロープは静止しており、コンポーネント波はエンベロープ内を移動しています。

位相速度は、メディアの種類によって異なります。 これは、媒体の特性が役割を果たすため、光波、音波、異なる液体中の波が異なる反応をする可能性があるためです。 また、通常、異なる周波数の波が異なる速度で移動するため、波の周波数は位相速度に直接影響する可能性があります。 波の位相速度も真空内で測定できます。 真空の透磁率と誘電率は、測定対象の媒体の位相と群速度に直接影響するため、これを考慮する必要があります。