群速度相速度简介
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波的群速度,或简称群速,是指波的包络传播的速度。实际上就是波实际前进的速度。 形象一点说,你拿电钻在一个很坚固的墙上钻洞,你会觉得电钻的钻头的螺纹在旋转时似乎以高速前进,但这只是你的错觉,因为你看到的是螺纹的“相速度”,虽然很快,但是你的电钻却很慢很慢地向墙内推进,也就是说电钻的总的向前推进的速度就是“群速度”。如果墙壁很硬,你的电钻根本就钻不进去,电钻向前推进的速度为“0”,但是你从电钻的螺纹上看却总是觉得电钻是不断钻进去的。
无线电波在介质中传播时,如果该介质的介电常数ε与频率无关,波的传播速度也与频率无关,这种介质称为非色散介质;与此相反,如果介质的ε或传播速度v与频率有关,则称为色散介质。 单色波传播速度的公式是从等相面的传播导出的,因此称为相速。 相速度:单一频率的正弦电磁波波的等相面(例如波峰面或波谷面)在介质中传播的速度v=c/n,c为自由空间中的光速,n为介质对该频率电磁波的折射指数。
群速度是才是能量传递的速度, 群速度就是多个不同频率的波组成的波包移动的速度。 是波包携带能量。 因为单色波到目前为止是造不出来的。 所以自然界的电磁波都是以群速度来传递能量。 群速度不能超过光速, 但是相速度可以超过光速。追问请问 大大能把 群速度不能超过光速, 但是相速度可以超过光速 的推导方法告诉我吗?
回答现假设某个沿z轴方向传播的光信号由两种频率成分的单色平面波组成,两光波的振幅和振动方向相同,其在空间某点(t时刻)的光振动可分别振动为: 若取△ω=(ω2-ω1)/2,△k=(k2-k1)/2, ω0=(ω2+ω1)/2,k0=(k2+k1)/2,分别表示两单色光波的圆频率、波数差、平均圆频率和平均波数,. 可见合振动是一个受△ω低频调制且平均频率为ω0的复色平面波。随着该平面波以相速度ω0/ k0向前传播,调制波也以△ω/△k的速度向前优越传播。该速度反映了光波能量度的传播速度,故称之为光波在色散介质中的群速度。并表示为vg。为示区别,常常又将相速度用vP表示。显然,当频差△ω很小时,群速度实际上就是时间圆频率对空间圆频率(波数)的导数. 由(1)式与(2)式可以看出:在色散介质中,群速度不等于相速度(dvp/dλ≠0,vg≠vp),并且在正常色散区域 (dvp/dλ>0,dn/d λ<0),群速度小于相速度(vg<vp);在反常色散区域(dvp/dλ<0,dn/d λ>0),群速度则大于相速度(vg>vp)。只有在无色散介质或真空中(dvp/dλ=0,dn/d λ=0),群速度才等于相速度(vg=vp)。
当群速度小于相
速度, 而群速度等于光速时 相速度就超光速了