Forskellen mellem fasehastighed og gruppehastighed

Faseshastighed vs gruppesnelhed

Fasehastighed og gruppehastighed er to meget vigtige begreber inden for fysik. De spiller en vigtig rolle inden for områder som bølgemekanik, optik, kvantemekanik og endda lydteknik. Det er vigtigt at have en solid forståelse af både fasehastighed og gruppehastighed for at udmærke sig i sådanne felter. I denne artikel skal vi diskutere, hvad fasehastighed og gruppehastighed er, definitioner af gruppehastighed og fasehastighed, deres anvendelser, deres ligheder og endelig forskellen mellem disse to.

Hvad er fasehastighed?

Fasehastighed er et koncept, der diskuteres i udbredelse af bølger. Fasens hastighed for en bølge er hastigheden af ​​en "fase", der forplantes. For klargørelse antages en bølge af en bølge, der bevæger sig i aksens x retning. Faseshastigheden er x-komponenten i hastigheden af ​​det valgte punkt ved toppen. Dette kan også opnås ved at dele bølgelængden med den tid, det tager for en enkelt bølgelængde at passere et valgt punkt. Denne tid er lig med svingningsperioden, der forårsager bølgen. Overvej nu en standard sinusbølge A sin (wt - kx), hvor w er kildens vinkelhastighed, t er tiden, k er bølgetallet (antal komplette bølgelængder pr. Længde på 2π), og x er positionen på x-aksen. Ved toppen er wt - kx lig med nul. Derfor er fashastigheden (x / t) lig med w / k. matematisk er værdien p = wt - kx bølgefasen.

Hvad er gruppehastighed?

Gruppens hastighed diskuteres under superposition af bølger. For at forstå gruppehastighed skal man først forstå superpositionbegrebet. Når to bølger opfanger hinanden i rummet, er den resulterende svingning noget kompliceret end sinusadfærden. Partikel på et punkt oscillerer med forskellige amplituder. Den maksimale amplitude er samlingen mellem de to amplituder af de originale bølger. Den minimale amplitude er den mindste forskel mellem de to originale amplituder. Hvis de to amplituder er ens, er maksimum dobbelt så stor som amplituden, og minimum er nul. Lad os antage, at de to modulerede bølger har samme amplitude og forskellige frekvenser for klarhedens skyld. Dette medfører, at bølgen med den højere frekvens indhylles i bølgen med den lavere frekvens. Dette forårsager en gruppe bølger pakket i en konvolut. Hastigheden af ​​denne konvolut er bølgens gruppehastighed. Det skal bemærkes, at gruppehastigheden for en stående bølge er nul. For at gruppehastigheden skal være nul, skal begge bølger have samme frekvens, og de skal have modsatte kørselsretninger.