Co to jest prędkość fazowa?

Podczas badania prędkości fal lub szybkości poruszania się fal można obliczyć dwa różne typy, którymi są prędkość fazowa i prędkość grupowa. Prędkość fazowa mierzy prędkość pojedynczej fali, podczas gdy prędkość grupowa mierzy prędkość pakietu falowego lub obwiedni. Pakiet fal to grupa fal, które poruszają się jako pojedyncza jednostka, a zatem mogą być mierzone jako pojedyncza jednostka.

Prędkość oblicza się przez pomiar odległości przebytej w określonym czasie. Pomiar prędkości fazy obejmuje pomiar odległości, o jaką jedna długość fali porusza się w danym okresie czasu. Długość fali to odległość od szczytu lub szczytu jednej fali do szczytu następnej fali. Prędkości faz i prędkości grupowe nie muszą być takie same w pakiecie fal.

Można zaobserwować kilka różnych zależności między prędkościami fazowymi i grupowymi. Gdy prędkości fazowe i grupowe są takie same, każda fala składowa porusza się wraz z całym pakietem lub przebieg przebiega jako pojedyncza jednostka. Jeśli prędkość fazy jest równa prędkości grupy ujemnej, wówczas fale składowe poruszają się w kierunku przeciwnym do pakietu fal.

Prędkości faz i grup mogą być również większe lub mniejsze od siebie. Fale o prędkościach fazowych większych niż prędkość grupy będą poruszać się szybciej niż obwiednia. Przeciwnie jest prawdą, gdy prędkość grupy jest większa. W takim przypadku fale składowe poruszają się wolniej niż cała obwiednia.

Oprócz powyższych scenariuszy prędkość fazy lub prędkość grupy mogą być równe zeru. Kiedy tak się dzieje, fale składowe lub pakiet fal są nieruchome. Przy zerowej prędkości fazowej pakiet fal przesuwa się nad stacjonarnymi falami składowymi. Prędkość grupowa równa zero oznacza, że ​​obwiednia jest nieruchoma, a fale składowe poruszają się przez nią.

Prędkość fazowa będzie się różnić dla różnych rodzajów mediów. Wynika to z faktu, że właściwości medium odgrywają rolę, dlatego fale świetlne, fale dźwiękowe i fale w różnych cieczach mogą reagować inaczej. Częstotliwość fal może również mieć bezpośredni wpływ na prędkość fazową, ponieważ różne częstotliwości fal zwykle poruszają się z różnymi prędkościami. Prędkość fazową fal można również zmierzyć w próżni. Należy to wziąć pod uwagę, ponieważ przepuszczalność i przenikalność próżni będzie miała bezpośredni wpływ na prędkości fazowe i grupowe mierzonego ośrodka.