Viteza fazei vs viteza grupului
Viteza de fază și viteza de grup sunt două concepte foarte importante în fizică. Ele joacă un rol vital în domenii precum mecanica ondulatorie, optică, mecanică cuantică și chiar ingineria sunetului. Este vital să aveți o înțelegere solidă atât a vitezei de fază, cât și a vitezei de grup pentru a excela în astfel de domenii. În acest articol, vom discuta despre ce sunt viteza de fază și viteza de grup, definițiile vitezei de grup și ale vitezei de fază, aplicațiile lor, asemănările lor și, în final, diferența dintre acestea două.
Ce este viteza de fază?
Viteza de fază este un concept discutat în propagarea undelor. Viteza de fază a unei unde este viteza unei „faze” care se propagă. Pentru clarificare, presupuneți o creastă a unui val, care se deplasează în direcția x a axei. Viteza de fază este componenta x a vitezei punctului selectat de la creastă. Acest lucru poate fi, de asemenea, obținut prin împărțirea lungimii de undă la timpul necesar unei singure lungimi de undă pentru a trece de un punct selectat. Acest timp este egal cu perioada de oscilație, care provoacă unda. Acum luați în considerare o undă sinusoidală standard A sin (wt – kx), unde w este viteza unghiulară a sursei, t este timpul, k este numărul de undă (numărul de lungimi de undă complete pe lungimea de 2π) și x este poziția pe axa x. La creasta, wt – kx este egal cu zero. Prin urmare, viteza de fază (x/t) este egală cu w / k. matematic, valoarea p=wt – kx este faza undei.
Ce este viteza de grup?
Viteza grupului este discutată sub suprapunerea undelor. Pentru a înțelege viteza de grup, trebuie să înțelegeți mai întâi conceptul de suprapunere. Când două unde se interceptează reciproc în spațiu, oscilația rezultată este oarecum complexă decât comportamentul sinusoidal. Particula într-un punct oscilează cu amplitudini diferite. Amplitudinea maximă este unisonul celor două amplitudini ale undelor originale. Amplitudinea minimă este diferența minimă dintre cele două amplitudini inițiale. Dacă cele două amplitudini sunt egale, maximul este de două ori mai mare decât amplitudinea, iar minimul este zero. Din motive de claritate, să presupunem că cele două unde modulate sunt de aceeași amplitudine și frecvențe diferite. Acest lucru face ca unda cu frecvența mai mare să fie învăluită în unda cu frecvența mai mică. Acest lucru determină un grup de valuri împachetate într-un plic. Viteza acestui anvelopă este viteza de grup a undei. Trebuie remarcat faptul că, pentru o undă staționară, viteza de grup este zero. Pentru ca viteza grupului să fie zero, ambele unde trebuie să fie de aceeași frecvență și trebuie să aibă direcții opuse de deplasare.
Care este diferența dintre viteza grupului și viteza fazei?
• Viteza de fază este definită atât pentru undele simple, cât și pentru undele suprapuse.
• Viteza grupului este definită numai undelor suprapuse.
• Viteza de grup este viteza undei cu frecvență mai mică, dar viteza de fază este viteza undei cu frecvență mai mare.
