Razlika između fazne brzine i grupne brzine

Fazna brzina vs Grupna brzina

Fazna brzina i grupna brzina dva su vrlo važna pojma u fizici. Oni igraju vitalnu ulogu u područjima kao što su valna mehanika, optika, kvantna mehanika, pa čak i inženjering zvuka. Za postizanje izvrsnosti u takvim poljima važno je imati dobro razumijevanje i fazne i grupne brzine. U ovom ćemo članku razgovarati o tome što su fazna brzina i grupna brzina, definicije grupne i fazne brzine, njihove primjene, njihove sličnosti i na kraju razlika između ove dvije.

Što je fazna brzina?

Fazna brzina koncept je o kojem se raspravlja u širenju valova. Fazna brzina vala je brzina "faze" koja se širi. Za pojašnjenje pretpostavimo greben vala koji putuje u smjeru x osi. Fazna brzina je x komponenta brzine odabrane točke na vrhu. Ovo se također može dobiti dijeljenjem valne duljine s vremenom potrebnim da pojedinačna valna duljina prođe kroz odabranu točku. Ovo je vrijeme jednako oscilaciji koja uzrokuje val. Sada razmotrimo standardni sinusni val A sin (wt - kx), gdje je w kutna brzina izvora, t je vrijeme, k je valni broj (broj potpunih valnih duljina po duljini 2π), a x je položaj na osi x. Na vrhuncu je wt - kx jednak nuli. Stoga je fazna brzina (x / t) jednaka w / k. matematički, vrijednost p = wt - kx je faza vala.

Što je grupna brzina?

Grupna brzina se raspravlja pod superpozicijom valova. Da bismo razumjeli grupnu brzinu, prvo moramo razumjeti pojam superpozicije. Kada dva vala presijecaju jedan drugog u svemiru, rezultirajuća oscilacija je nešto složenija od sinusnog ponašanja. Čestica u nekoj točki oscilira s različitim amplitudama. Maksimalna amplituda je sjedinjenje dviju amplituda izvornih valova. Minimalna amplituda je minimalna razlika između dvije izvorne amplitude. Ako su dvije amplitude jednake, maksimalna je dvostruka amplituda, a minimalna jednaka nuli. Radi jasnoće, pretpostavimo da su dva modulirana vala iste amplitude i različitih frekvencija. Zbog toga se val s višom frekvencijom omotava u val s nižom frekvencijom. To uzrokuje skupinu valova nabijenih u omotnicu. Brzina ove ovojnice je grupna brzina vala. Valja napomenuti da je za stajaći val brzina grupe jednaka nuli. Da bi grupna brzina bila nula, oba vala moraju biti iste frekvencije i moraju imati suprotne smjerove vožnje.