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グループ速度とは何ですか?

グループ速度説明:

グループ速度は、波のパケットの全体的な封筒が移動する速度です相速度とは異なります 、波の中の個々の紋章またはトラフの速度を説明しています。

このように考えてみてください:

* 位相速度 波に乗っている単一のサーファーの速度です。

* グループ速度 波自体の速度であり、それと一緒にすべてのサーファーを運んでいます。

キーポイント:

* ウェーブパケット: ウェーブパケットは、異なる周波数の波の重ね合わせで構成されるローカライズされた外乱です。

* 分散: ほとんどのメディアでは、さまざまな位相速度での波パケット移動の異なる周波数成分。これは分散と呼ばれます。

* グループ速度≠相速度: 一般に、グループ速度と位相速度は同じではありません。

* グループ速度<位相速度: 通常、グループ速度は、特に著しい分散を持つ媒体では、相速度よりも遅くなります。

* 重要性: グループ速度は、信号と情報の伝播を理解するために重要です。

例:

媒体を通る光の脈拍を想像してください。 パルスは、異なる色(周波数)で構成される波パケットです。各色はわずかに異なる速度で移動し、色が分離します。ただし、全体的なパルスは、グループ速度で移動します。これは、個々の色コンポーネントよりも遅いです。

数学的定義:

グループ速度(VG)は、波数(k)に関して角周波数(ω)の誘導体として定義されます。

vg =dω/dk

アプリケーション:

グループ速度は、さまざまな分野で重要な役割を果たします。

* 光学: 光繊維におけるパルス伝播の理解。

* 量子力学: 粒子に関連する波パケットの動きを説明する。

* 流体ダイナミクス: 流体における波現象の挙動の分析。

要約すると、グループ速度は、波のパケットの全体的な形状が移動する速度であり、異なるメディアを介して信号と情報がどのように伝播するかを理解することが重要です。

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