Fazna brzina u odnosu na grupnu brzinu
Fazna brzina i grupna brzina dva su vrlo važna pojma u fizici. Igraju vitalnu ulogu u poljima kao što su valna mehanika, optika, kvantna mehanika, pa čak i zvučna tehnika. Od vitalne je važnosti imati solidno razumijevanje fazne brzine i grupne brzine kako bi se istaknuli u takvim poljima. U ovom ćemo članku raspravljati o tome što su fazna brzina i grupna brzina, definicije grupne brzine i fazne brzine, njihove primjene, njihove sličnosti i konačno razliku između ove dvije.
Što je fazna brzina?
Fazna brzina je koncept o kojem se raspravlja u širenju valova. Fazna brzina vala je brzina "faze" koja se širi. Radi pojašnjenja, pretpostavimo vrh 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 jedna valna duljina prođe odabranu točku. Ovo vrijeme je jednako periodu oscilacije, koja uzrokuje val. Sada razmotrite standardni sinusni val A sin (wt – kx), gdje je w kutna brzina izvora, t je vrijeme, k je valni broj (broj kompletnih valnih duljina po duljini od 2π), a x je položaj na x-osi. Na vrhu je wt – kx jednako 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 koncept superpozicije. Kada se dva vala presreću u prostoru, rezultantna oscilacija je nešto složenija od sinusnog ponašanja. Čestica u točki oscilira s različitim amplitudama. Maksimalna amplituda je unison dviju amplituda izvornih valova. Minimalna amplituda je minimalna razlika između dvije izvorne amplitude. Ako su dvije amplitude jednake, maksimum je dvostruka amplituda, a minimum je nula. Radi jasnoće, pretpostavimo da su dva modulirana vala iste amplitude i različitih frekvencija. To uzrokuje da val s višom frekvencijom bude obavijen valom s nižom frekvencijom. To uzrokuje skupinu valova upakiranih u ovojnicu. Brzina ove ovojnice je grupna brzina vala. Mora se primijetiti da je za stojni val grupna brzina nula. Da bi grupna brzina bila nula, oba vala moraju biti iste frekvencije i moraju imati suprotne smjerove putovanja.
Koja je razlika između grupne brzine i fazne brzine?
• Fazna brzina definirana je i za pojedinačne valove i za superponirane valove.
• Grupna brzina definirana je samo za superponirane valove.
• Grupna brzina je brzina vala s nižom frekvencijom, ali fazna brzina je brzina vala s višom frekvencijom.
