Différence entre la vitesse de phase et la vitesse de groupe

Différence principale - Vitesse de phase par rapport à la vitesse de groupe

Selon la physique quantique, les particules se comportent parfois comme des ondes. Dans certains cas, les ondes se comportent comme des particules. Cette propriété des particules et des ondes est appelée la dualité onde-particule. Cette double nature des particules et des ondes nous permet de représenter une particule en termes d’ondes. Sur la base de ce concept, les ondes sont utilisées pour représenter les particules car il s’agit d’une étape essentielle dans le traitement des particules en physique quantique. Cependant, il faut ajouter de nombreuses ondes, ayant des fréquences angulaires et des amplitudes différentes, afin d'obtenir un paquet d'ondes qui représente une particule. Dans ce concept, il existe deux types de vitesses, à savoir la vitesse de phase et la vitesse de groupe. Ces deux quantités ont des définitions et des propriétés très différentes et particulières. le différence principale entre la vitesse de phase et la vitesse de groupe est que la vitesse de phase est supérieure à la vitesse de groupe dans un milieu normal. Cet article tente de différencier ces différences en détail.

Qu'est-ce que la vélocité de groupe?

Pour comprendre la nature de la vitesse de groupe, considérons une course. A un instant donné, la vitesse d'un coureur est différente par rapport aux autres. Simplement, la vitesse de chaque coureur individuel au sein du groupe est différente. Mais, ils courent au sein d'un groupe. La vitesse à laquelle le groupe de coureurs se déplace peut être considérée comme la vitesse de groupe dans cet exemple simple..

En physique quantique, l'idée de vitesse de groupe vient avec l'idée de paquets d'ondes ou d'impulsions. Un paquet d'ondes peut être obtenu en additionnant plusieurs ondes ayant différents nombres et amplitudes. Ainsi, la position d'une particule peut être localisée dans une région spécifique en utilisant un tel paquet d'ondes qui représente une particule. L'amplitude résultante d'un paquet d'ondes diffère de x comme le montre la figure 1. Néanmoins, ce paquet d'ondes est une combinaison de nombreuses ondes. Le paquet d'ondes résultant représente la particule et constitue un groupe de nombreuses vagues. Donc, dans ce modèle, la vitesse de la particule est égale à la vitesse du paquet d'ondes. En d'autres termes, la vitesse de la particule est égale au groupe d'ondes avec lequel le paquet d'ondes est constitué. La vitesse du groupe ou paquet d'ondes s'appelle la vitesse du groupe. La vitesse de groupe peut être exprimée mathématiquement par, v_g = Dω / dk.C'est la vitesse avec laquelle la particule se déplace.

Les ondes harmoniques monochromatiques ne peuvent pas transporter d'informations à travers l'espace. Afin de transmettre des informations, il est nécessaire de superposer de nombreuses ondes, ce qui donne un paquet d'ondes..

Quelle est la vitesse de phase

La vitesse de phase (vitesse des vagues) d’une onde est la vitesse avec laquelle une phase donnée de l’onde se déplace. Par exemple, le point A de l'onde (Fig: 02) se déplace avec la vitesse de phase. Il est donné par v_p= ωk.

Dans un paquet d'ondes, l'onde porteuse se déplace avec la vitesse de phase. Mais, lorsque nous traitons avec un paquet de particules ou d'onde, la vitesse de phase n'est pas importante.

La relation entre la vitesse de phase et la vitesse de groupe dépend des propriétés matérielles du milieu. Dans les milieux non dispersifs, sv_g = v_p. Dans les milieux de dispersion normaux, sv_g <v_p. Mais dans les médiums anormaux v_g> v_p.

Dans les milieux non dispersifs, la vitesse de phase des ondes ne dépend pas de la longueur d'onde. Ainsi, la vitesse de phase est égale à la vitesse de groupe. Par exemple, la vitesse de phase est égale à la vitesse de groupe lorsque les ondes sonores se propagent dans l'air, l'air étant un milieu non dispersif pour les ondes sonores..

Différence entre la vitesse de phase et la vitesse de groupe

Rapidité

Vitesse de groupe: Dans un milieu anormal, la vitesse de groupe est supérieure à la vitesse de phase..

Vitesse de phase: Dans un milieu normal, la vitesse de phase est supérieure à la vitesse de groupe.

Importance

Vitesse de groupe: Le concept de vitesse de groupe est très important lorsqu'une particule est représentée par des ondes.

Vitesse de phase: La vitesse de phase est importante lorsque nous traitons des ondes individuelles.

Dans un paquet d'ondes

Vitesse de groupe: Dans un paquet d'ondes, l'enveloppe se déplace avec la vitesse de groupe.

Vitesse de phase: Dans un paquet d'ondes, l'onde porteuse se déplace avec la vitesse de phase.

Formule