位相速度とグループ速度の理解
* 位相速度 電磁波の特定の位相(クレストなど)が伝播する速度について説明します。周波数(f)の波数(k)の比として計算されます。
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v_p =f/k
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* グループ速度 エネルギーを含む波の全体的な封筒が伝播する速度を説明します。情報が移動する速度です。
導波路と分散
導波路は、電磁波を閉じ込める構造です。導波路内では、波は構造の境界によって導かれ、分散につながります 。分散とは、波の位相速度が周波数とともに変化することを意味します。
パラドックスは説明した
導波路では、位相速度は波動速度と導波路の境界との相互作用の結果であるため、位相速度が光の速度を超える可能性があります。これは、導波路を通過する情報の実際の速度の尺度ではありません。
* グループ速度 常に光の速度以下であり、情報が光の速度よりも速く移動しないようにします。
このように考えてみてください:
波がロープを下って移動することを想像してみてください。波の形状は非常に速く動くかもしれませんが、ロープ自体はそれほど速く移動しません。位相速度は波の形状の速度に似ていますが、グループ速度はロープ自体の速度に似ています。
キーポイント
*導波管の光の速度を超える位相速度は、分散と波と導波路構造の間の相互作用の結果です。
*情報の速度を表すグループ速度が光の速度を下回っているため、特別な相対性理論に違反しません。
*位相速度は、導波路を通過する情報の実際の速度を表していないため、誤解を招く可能性があります。
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