Razlika med fazno hitrostjo in skupinsko hitrostjo

Fazna hitrost proti skupinski hitrosti

Fazna hitrost in skupinska hitrost sta v fiziki zelo pomembna pojma. Igrajo ključno vlogo na področjih, kot so mehanika valov, optika, kvantna mehanika in celo zvočna tehnika. Ključnega pomena je dobro razumevanje tako fazne hitrosti kot skupinske hitrosti, da bi dosegli odličnost na takšnih področjih. V tem članku bomo razpravljali o tem, kaj sta fazna hitrost in hitrost skupine, definicije skupinske hitrosti in fazne hitrosti, njihovih aplikacij, podobnosti in na koncu razlike med tema dvema.

Kaj je fazna hitrost?

Fazna hitrost je koncept, o katerem razpravljamo o širjenju valov. Fazna hitrost vala je hitrost "faze", ki se širi. Za pojasnitev predpostavimo greben vala, ki potuje v smeri osi. Fazna hitrost je x komponenta hitrosti izbrane točke na grebenu. To lahko dobimo tudi z deljenjem valovne dolžine s časom, potrebnim za prehod ene izbrane valovne dolžine. Ta čas je enak obdobju nihanja, ki povzroča val. Zdaj razmislimo o standardnem sinusnem valu A sin (wt - kx), kjer je w kotna hitrost vira, t je čas, k je število valov (število celotnih valovnih dolžin na dolžino 2π), x pa položaj na osi x. Na grebenu je wt - kx enako nič. Zato je fazna hitrost (x / t) enaka w / k. matematično je vrednost p = wt - kx faza vala.

Kaj je skupinska hitrost?

Skupinska hitrost je obravnavana pod superpozicijo valov. Da bi razumeli hitrost skupine, moramo najprej razumeti koncept superpozicije. Ko dva vala prestrežeta drug drugega v vesolju, je posledično nihanje nekoliko zapleteno kot sinusno vedenje. Delci v točki oscilirajo z različnimi amplitudami. Največja amplituda je enotnost dveh amplitud izvirnih valov. Najmanjša amplituda je najmanjša razlika med dvema izvirnima amplitudama. Če sta obe amplitudi enaki, je največja dvakratna amplituda, najmanjša pa nič. Zaradi jasnosti predpostavimo, da sta dva modulirana vala enake amplitude in različnih frekvenc. Zaradi tega se val z višjo frekvenco zavije v val z nižjo frekvenco. To povzroči skupino valov, zbranih v ovojnici. Hitrost te ovojnice je skupinska hitrost vala. Upoštevati je treba, da je za stoječi val hitrost skupine enaka nič. Da je skupna hitrost enaka nič, morata biti oba vala enake frekvence in imeti morata nasprotni smeri vožnje.