Diferența dintre viteza de fază și viteza grupului

Diferența principală - viteza de fază vs. viteza grupului

Conform fizicii cuantice, particulele se comportă uneori ca niște valuri. În unele cazuri, valurile se comportă ca niște particule. Această proprietate a particulelor și valurilor este cunoscută sub numele de dualitatea undelor-particule. Această natură duală a particulelor și valurilor ne permite să reprezentăm o particulă în termeni de valuri. Pe baza acestui concept, valurile sunt folosite pentru a reprezenta particule, deoarece este un pas esențial atunci când ne ocupăm de particulele din fizica cuantică. Cu toate acestea, trebuie să adăugăm mai multe valuri, având diferite frecvențe și amplitudini unghiulare în anumite moduri, pentru a obține un pachet de valuri care reprezintă o particulă. În cadrul acestui concept, există două tipuri de viteze, și anume viteza de fază și viteza de grup. Aceste două cantități au definiții și proprietăți foarte diferite și specifice. principala diferență între viteza de fază și viteza grupului este asta viteza de fază este mai mare decât viteza de grup într-un mediu normal. Acest articol încearcă să diferențieze aceste diferențe în detaliu.

Ce este viteza grupului

Pentru a înțelege natura vitezei de grup, să luăm în considerare o rasă. În orice moment dat, viteza unui alergător este diferită față de altele. Pur și simplu, viteza fiecărui alergător individual în cadrul grupului este diferită. Dar, ei alerg într-un grup. Viteza la care se mișcă grupul de alergători poate fi considerată viteza de grup în acest exemplu simplu.

În fizica cuantică, ideea de viteză a grupului vine cu ideea de pachete de valuri sau de impulsuri. Un pachet de valuri poate fi obținut prin adăugarea mai multor valuri cu valuri și amplitudini diferite de valuri. Deci, poziția unei particule poate fi localizată într-o regiune specifică folosind un astfel de pachet de val care reprezintă o particulă. Amplitudinea rezultată a unui pachet de valuri diferă cu x așa cum se arată în figura 1. Totuși, acest pachet de valuri este o combinație de multe valuri. Pachetul de valuri rezultat reprezintă particula și este un grup de multe valuri. Astfel, în acest model, viteza particulei este egală cu viteza pachetului de unde. Cu alte cuvinte, viteza particulei este egală cu grupul de valuri cu care este alcătuit pachetul de unde. Viteza grupului sau a pachetului de valuri se numește viteza de grup. Viteza grupului poate fi exprimată matematic ca, v_g = Dω / dk.Este viteza cu care se mișcă particula.

Undele armonice monocromatice nu pot transporta informații prin spațiu. Pentru a transmite informații, este necesară suprapunerea multor valuri care dă un pachet de valuri.

Ce este Faza Velocity

Viteza de fază (viteza valurilor) a valului este viteza cu care se deplasează o anumită fază a undei. De exemplu, punctul A al valului (Fig: 02) se deplasează cu viteza de fază. Este dat de v_p= ωk.

Într-un pachet de valuri, undele purtătoare se deplasează cu viteza de fază. Dar, atunci când avem de-a face cu un pachet de particule sau valuri, viteza de fază nu este importantă.

Relația dintre viteza de fază și viteza de grup depinde de proprietățile materiale ale mediului. În medii nedispersive, sv_g = v_p. În mediile de dispersie normale, sv_g <v_p. Dar în medii anormale v_g> v_p.

În mediile nedispersive, viteza de fază a undelor nu depinde de lungimea de undă. Deci, viteza de fază este egală cu viteza de grup. De exemplu, viteza de fază este egală cu viteza de grup atunci când undele sonore se deplasează prin aer deoarece aerul este un mediu nedispersibil pentru undele de sunet.

Diferența dintre viteza de fază și viteza grupului

Viteză

Viteza de grup: Într-un mediu anormal, viteza de grup este mai mare decât viteza de fază.

Viteza de fază: Într-un mediu normal, viteza de fază este mai mare decât viteza de grup.

Importanţă

Viteza de grup: Conceptul de viteză a grupului este foarte important atunci când o particulă este reprezentată de valuri.

Viteza de fază: Viteza de fază este importantă atunci când ne ocupăm de valuri individuale.

Într-un pachet de valuri

Viteza de grup: Într-un pachet de valuri, plicul se deplasează cu viteza de grup.

Viteza de fază: Într-un pachet de valuri, undele purtătoare se deplasează cu viteza de fază.

Formulă