Wat is fasesnelheid?

Bij het bestuderen van de snelheid van golven, of hoe snel golven bewegen, zijn er twee verschillende typen die kunnen worden berekend, namelijk fasesnelheid en groepssnelheid. Fasesnelheid meet de snelheid van een enkele golf, terwijl groepssnelheid de snelheid van een golfpakket of envelop meet. Een golfpakket is een groep golven die als een enkele eenheid bewegen en dus als een enkele entiteit kunnen worden gemeten.

De snelheid wordt berekend door de afstand te meten die gedurende een bepaalde tijd is verplaatst. Bij het meten van de fasesnelheid wordt de afstand gemeten die een golflengte in een bepaalde periode aflegt. Een golflengte is de afstand van de top of top van de ene golf tot de top van de volgende golf. Fasesnelheden en groepssnelheden hoeven niet hetzelfde te zijn in een golfpakket.

Verscheidene verschillende relaties kunnen worden waargenomen tussen fase- en groepssnelheden. Wanneer de fase- en groepssnelheden hetzelfde zijn, beweegt elke componentgolf met het hele pakket of beweegt de golfvorm als een enkele eenheid. Als de fasesnelheid gelijk is aan de negatieve groepssnelheid, bewegen de componentgolven in de tegenovergestelde richting van het golfpakket.

De fase- en groepssnelheden kunnen ook groter of kleiner zijn dan elkaar. Golven met fasesnelheden groter dan de groepssnelheid zullen sneller bewegen dan de omhullende. Het tegenovergestelde is waar wanneer de groepssnelheid groter is. In dit geval bewegen de componentgolven langzamer dan de volledige enveloppe.

Naast de bovenstaande scenario's kan de fasesnelheid of de groepssnelheid gelijk zijn aan nul. Wanneer dit gebeurt, zijn de componentgolven of het golfpakket stationair. Met een fasesnelheid van nul beweegt het golfpakket over stationaire componentgolven. Een groepssnelheid van nul betekent dat de omhulling stil is en dat de componentgolven erdoorheen bewegen.

De fasesnelheid zal verschillen voor verschillende soorten media. Dit komt omdat de eigenschappen van het medium een ​​rol spelen, zodat lichtgolven, geluidsgolven en golven in verschillende vloeistoffen anders kunnen reageren. Ook kan de frequentie van de golven een direct effect hebben op de fasesnelheid, omdat verschillende frequenties van golven meestal met verschillende snelheden reizen. De fasesnelheid van golven kan ook binnen een vacuüm worden gemeten. Hiermee moet rekening worden gehouden, aangezien de permeabiliteit en permittiviteit van het vacuüm een ​​direct effect hebben op de fase- en groepssnelheden van het medium dat wordt gemeten.