Verschil tussen Phase Velocity en Group Velocity

Belangrijkste verschil - Phase Velocity vs Group Velocity

Volgens de kwantumfysica gedragen deeltjes zich soms als golven. In sommige gevallen gedragen golven zich als deeltjes. Deze eigenschap van deeltjes en golven staat bekend als de golf-deeltjes-dualiteit. Deze dubbele aard van deeltjes en golven stelt ons in staat om een ​​deeltje te representeren in termen van golven. Op basis van dit concept worden golven gebruikt om deeltjes te vertegenwoordigen, omdat het een essentiële stap is wanneer we omgaan met deeltjes in de kwantumfysica. We moeten echter veel golven toevoegen, met verschillende hoekfrequenties en amplitudes op bepaalde manieren, om een ​​golfpakket te krijgen dat een deeltje vertegenwoordigt. Binnen dit concept zijn er twee soorten snelheden, namelijk fasesnelheid en groepssnelheid. Deze twee hoeveelheden hebben zeer verschillende en specifieke definities en eigenschappen. De grootste verschil tussen Phase Velocity en Group Velocity is dat fasesnelheid is groter dan de groepssnelheid in een normaal medium. Dit artikel probeert deze verschillen in detail te onderscheiden.

Wat is Group Velocity

Laten we een race beschouwen om de aard van de groepssnelheid te begrijpen. Op elk willekeurig moment is de snelheid van een bepaalde hardloper anders dan die van anderen. Eenvoudig, de snelheid van elke individuele hardloper binnen de groep is anders. Maar ze lopen binnen een groep. De snelheid waarmee de groep lopers beweegt, kan in dit eenvoudige voorbeeld worden beschouwd als de groepssnelheid.

In de kwantumfysica komt het idee van groepssnelheid met het idee van golfpakketten of pulsen. Een golfpakket kan worden verkregen door het optellen van veel golven met verschillende golfnummers en amplituden. De positie van een deeltje kan dus binnen een specifiek gebied worden gelokaliseerd door een dergelijk golfpakket te gebruiken dat een deeltje voorstelt. De resulterende amplitude van een golfpakket verschilt met x zoals getoond in figuur 1. Niettemin is dit golfpakket een combinatie van vele golven. Het resulterende golfpakket vertegenwoordigt het deeltje en het is een groep van vele golven. Dus in dit model is de snelheid van het deeltje gelijk aan de snelheid van het golfpakket. Met andere woorden, de snelheid van het deeltje is gelijk aan de groep van de golven waarmee het golfpakket is gemaakt. De snelheid van de groep of het golfpakket wordt de groepsnelheid genoemd. De groepsnelheid kan wiskundig worden uitgedrukt als, v_g = Dω / dk.Het is de snelheid waarmee het deeltje beweegt.

Monochromatische harmonische golven kunnen geen informatie door de ruimte dragen. Om informatie over te brengen, is superpositie van veel golven nodig die een golfpakket geeft.

Wat is Phase Velocity

De fasesnelheid (golfsnelheid) van een golf is de snelheid waarmee een bepaalde fase van de golf reist. Bijvoorbeeld, het punt A van de golf (Fig: 02) reist met de fasesnelheid. Het wordt gegeven door v_p= cok.

In een golfpakket reist de draaggolf met de fasesnelheid. Maar wanneer we een deeltjes- of golfpakket behandelen, is de fasesnelheid niet belangrijk.

De relatie tussen de fasesnelheid en de groepssnelheid hangt af van de materiaaleigenschappen van het medium. In niet-dispergerende media, sv_g = v_p. In normale dispersiemedia, sv_g <v_p. Maar in afwijkende media v_g> v_p.

In niet-dispersieve media is de fasesnelheid van golven niet afhankelijk van de golflengte. Dus de fasesnelheid is gelijk aan de groepsnelheid. De fasesnelheid is bijvoorbeeld gelijk aan de groepssnelheid wanneer geluidsgolven door de lucht bewegen, omdat lucht een niet-verspreidend medium is voor geluidsgolven.

Verschil tussen Phase Velocity en Group Velocity

Snelheid

Groepsnelheid: In een abnormaal medium is de groepssnelheid groter dan de fasesnelheid.

Fase snelheid: In een normaal medium is de fasesnelheid groter dan de groepssnelheid.

Belang

Groepsnelheid: Het concept van groepssnelheid is erg belangrijk wanneer een deeltje wordt weergegeven door golven.

Fase snelheid: De fasesnelheid is belangrijk wanneer we omgaan met individuele golven.

In een golfpakket

Groepsnelheid: In een golfpakket reist de envelop met de groepssnelheid.

Fase snelheid: In een golfpakket reist de draaggolf met de fasesnelheid.

Formule