Faasikiiruse ja grupikiiruse erinevus

Faasikiirus vs grupikiirus

Faasikiirus ja grupikiirus on füüsikas kaks väga olulist mõistet. Nad mängivad olulist rolli sellistes valdkondades nagu lainemehaanika, optika, kvantmehaanika ja isegi helitehnika. Sellistes väljades silma paistmiseks on ülioluline omada nii faasikiiruse kui ka grupikiiruse kindlat mõistmist. Selles artiklis räägime sellest, mis on faasikiirus ja grupi kiirus, rühma kiiruse ja faasi kiiruse määratlused, nende rakendused, nende sarnasused ja lõpuks erinevus nende kahe vahel.

Mis on faasi kiirus?

Faasikiirus on mõiste, mida arutatakse lainete levimisel. Laine faasikiirus on leviva faasi kiirus. Selgituse saamiseks eeldage laine harja, mis liigub telje x-suunas. Faasikiirus on haripunktis valitud punkti kiiruse x komponent. Selle võib saada ka jagades lainepikkuse ajaga, mis kulub ühe lainepikkuse läbimiseks valitud punktist. See aeg võrdub võnkeperioodiga, mis põhjustab laine. Mõelge nüüd tavalisele siinuslainele A sin (wt - kx), kus w on allika nurkkiirus, t on aeg, k on lainearv (täielike lainepikkuste arv 2π pikkuse kohta) ja x on asukoht x-teljel. Harjas on wt - kx null. Seetõttu on faasi kiirus (x / t) võrdne w / k. matemaatiliselt on väärtus p = wt - kx laine faas.

Mis on grupi kiirus?

Grupi kiirust arutatakse lainete superpositsiooni all. Rühma kiiruse mõistmiseks tuleb kõigepealt mõista superpositsiooni mõistet. Kui kaks lainet ruumis üksteist kinni võtavad, on sellest tulenev võnkumine mõnevõrra keerulisem kui siinuse käitumine. Osakesed võnkuvad erineva amplituudiga. Maksimaalne amplituud on algsete lainete kahe amplituudi ühilduvus. Minimaalne amplituud on minimaalne erinevus kahe algse amplituudi vahel. Kui kaks amplituuti on võrdsed, on maksimaalne amplituud kaks korda suurem ja minimaalne null. Eeldame selguse huvides, et kahel moduleeritud lainel on sama amplituud ja erinevad sagedused. See põhjustab kõrgema sagedusega laine ümbritsemist madalama sagedusega lainega. See põhjustab ümbrikusse pakitud lainete rühma. Selle ümbrise kiirus on laine grupikiirus. Tuleb märkida, et seisva laine korral on rühma kiirus null. Selleks, et rühma kiirus oleks null, peavad mõlemad lained olema sama sagedusega ja neil peavad olema vastassuunad liikumissuunad.