Rozdiel medzi fázovou rýchlosťou a skupinovou rýchlosťou

Rýchlosť fázy vs. rýchlosť skupiny

Fázová rýchlosť a skupinová rýchlosť sú dva veľmi dôležité pojmy vo fyzike. Zohrávajú dôležitú úlohu v oblastiach, ako sú vlnová mechanika, optika, kvantová mechanika a dokonca aj zvukové inžinierstvo. Aby bolo možné vyniknúť v týchto oblastiach, je nevyhnutné mať solídne porozumenie vo fázovej aj skupinovej rýchlosti. V tomto článku sa budeme zaoberať tým, aké sú fázové rýchlosti a skupinové rýchlosti, definície skupinovej rýchlosti a fázovej rýchlosti, ich aplikácie, ich podobnosti a nakoniec rozdiel medzi týmito dvoma.

Čo je rýchlosť fázy?

Fázová rýchlosť je koncept diskutovaný pri šírení vĺn. Fázová rýchlosť vlny je rýchlosť „fázy“, ktorá sa šíri. Na objasnenie predpokladajme vrchol vlny, ktorý sa pohybuje v smere x osi. Fázová rýchlosť je x zložkou rýchlosti zvoleného bodu v hrebeni. To sa dá tiež získať vydelením vlnovej dĺžky časom potrebným na to, aby jediná vlnová dĺžka prešla vybraným bodom. Tento čas sa rovná perióde oscilácie, ktorá spôsobuje vlnu. Teraz zvážte štandardnú sínusovú vlnu A sin (wt - kx), kde w je uhlová rýchlosť zdroja, t je čas, k je číslo vlny (počet úplných vlnových dĺžok na dĺžku 2π) a x je pozícia na osi x. V hrebeni sa wt - kx rovná nule. Preto sa fázová rýchlosť (x / t) rovná w / k. matematicky je hodnota p = wt - kx fázou vlny.

Čo je rýchlosť skupiny?

Skupinová rýchlosť je diskutovaná pod superpozíciou vĺn. Aby sme pochopili skupinovú rýchlosť, musíme najprv pochopiť pojem superpozície. Keď sa dve vlny zachytia vo vesmíre, výsledná oscilácia je o niečo zložitejšia ako sínusové správanie. Častice v bode oscilujú s rôznymi amplitúdami. Maximálna amplitúda je zhodou dvoch amplitúd pôvodných vĺn. Minimálna amplitúda je minimálny rozdiel medzi dvoma pôvodnými amplitúdami. Ak sú dve amplitúdy rovnaké, maximum je dvojnásobok amplitúdy a minimum je nula. Kvôli prehľadnosti predpokladajme, že dve modulované vlny majú rovnakú amplitúdu a rôzne frekvencie. To spôsobí, že sa vlna s vyššou frekvenciou obalí vo vlne s nižšou frekvenciou. To spôsobuje skupinu vĺn zabalených v obálke. Rýchlosť tejto obálky je skupinová rýchlosť vlny. Je potrebné poznamenať, že v prípade stojatej vlny je rýchlosť skupiny nulová. Aby bola skupinová rýchlosť nulová, obe vlny musia mať rovnakú frekvenciu a musia mať opačné smery pohybu.