سرعة المرحلة مقابل سرعة المجموعة
سرعة المرحلة وسرعة المجموعة مفهومان مهمان للغاية في الفيزياء. يلعبون دورًا حيويًا في مجالات مثل ميكانيكا الموجات والبصريات وميكانيكا الكم وحتى هندسة الصوت. من الأهمية بمكان أن يكون لديك فهم قوي لكل من سرعة الطور وسرعة المجموعة من أجل التفوق في مثل هذه المجالات. في هذه المقالة ، سنناقش ما هي سرعة الطور وسرعة المجموعة ، وتعريفات سرعة المجموعة وسرعة المرحلة ، وتطبيقاتها ، وأوجه التشابه بينهما ، وأخيرًا الفرق بين هذين.
ما هي سرعة المرحلة؟
سرعة الطور هو مفهوم نوقش في انتشار الموجات. سرعة الطور للموجة هي سرعة "الطور" الذي ينتشر. للتوضيح ، افترض أن قمة موجة تتحرك في الاتجاه س للمحور. سرعة المرحلة هي المكون x لسرعة النقطة المختارة عند القمة. يمكن الحصول على هذا أيضًا بقسمة الطول الموجي على الوقت الذي يستغرقه طول موجة واحد لتمرير نقطة محددة. هذا الوقت يساوي فترة التذبذب الذي يسبب الموجة. الآن ضع في اعتبارك موجة جيبية قياسية A sin (wt - kx) ، حيث w هي السرعة الزاوية للمصدر ، و t هو الوقت ، و k هو رقم الموجة (عدد الأطوال الموجية الكاملة لكل طول 2π) ، و x هو الموضع على المحور السيني. عند القمة ، wt - kx يساوي صفرًا. لذلك ، فإن سرعة المرحلة (x / t) تساوي w / k. رياضيا ، القيمة p=wt - kx هي مرحلة الموجة.
ما هي سرعة المجموعة؟
تتم مناقشة سرعة المجموعة تحت تراكب الموجات.لفهم سرعة المجموعة ، يجب على المرء أولاً فهم مفهوم التراكب. عندما تتقاطع موجتان في الفضاء ، يكون التذبذب الناتج معقدًا إلى حد ما من سلوك الجيب. يتذبذب الجسيم عند نقطة ما باستطالات متفاوتة. السعة القصوى هي اتحاد سعات الموجات الأصلية. السعة الدنيا هي الفرق الأدنى بين السعتين الأصليتين. إذا كانت السعتان متساويتين ، يكون الحد الأقصى ضعف السعة والحد الأدنى هو صفر. من أجل الوضوح ، لنفترض أن الموجتين المعدلتين لهما نفس الاتساع والترددات المختلفة. يؤدي هذا إلى التفاف الموجة ذات التردد العالي في الموجة ذات التردد المنخفض. هذا يسبب مجموعة من الموجات معبأة في مظروف. سرعة هذا الظرف هي سرعة مجموعة الموجة. يجب ملاحظة أن سرعة المجموعة بالنسبة للموجة الواقفة تساوي صفرًا. لكي تكون سرعة المجموعة صفرًا ، يجب أن تكون كلتا الموجتين من نفس التردد ويجب أن يكون لهما اتجاهان متعاكسان للسفر.
ما هو الفرق بين سرعة المجموعة وسرعة المرحلة؟
• يتم تحديد سرعة الطور لكل من الموجات المفردة والموجات المتراكبة.
• سرعة المجموعة محددة فقط للموجات المتراكبة.
• سرعة المجموعة هي سرعة الموجة ذات التردد المنخفض ، لكن سرعة الطور هي سرعة الموجة ذات التردد العالي.
