• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Prędkość fazowa

    Przeczytaj także...
    Szczególna teoria względności (STW) – teoria fizyczna stworzona przez Alberta Einsteina w 1905 roku. Zmieniła ona sposób pojmowania czasu i przestrzeni opisane wcześniej w newtonowskiej mechanice klasycznej. Teoria pozwoliła usunąć trudności interpretacyjne i sprzeczności pojawiające się na styku mechaniki (zwanej obecnie klasyczną) i elektromagnetyzmu po ogłoszeniu przez Jamesa Clerka Maxwella teorii elektromagnetyzmu.Mechanika kwantowa (teoria kwantów) – teoria praw ruchu obiektów świata mikroskopowego. Poszerza zakres mechaniki na odległości czasoprzestrzenne i energie, dla których przewidywania mechaniki klasycznej nie sprawdzały się. Opisuje przede wszystkim obiekty o bardzo małych masach i rozmiarach - np. atom, cząstki elementarne itp. Jej granicą dla średnich rozmiarów lub średnich energii czy pędów jest mechanika klasyczna.
    Promieniowanie rentgenowskie (promieniowanie rtg, promieniowanie X, promienie X) – rodzaj promieniowania elektromagnetycznego, które jest generowane podczas wyhamowywania elektronów. Długość fali mieści się w zakresie od 10 pm do 10 nm. Zakres promieniowania rentgenowskiego znajduje się pomiędzy nadfioletem i promieniowaniem gamma.

    Prędkość fazowa – prędkość, z jaką rozchodzą się miejsca fali o tej samej fazie.

    Fale harmoniczne[]

    Fala harmoniczna może być opisana równaniem:

    Fala o prędkości grupowej mniejszej od prędkości fazowej (czerwony punkt porusza się z prędkością fazową, a zielony z prędkością grupową)
    ,

    gdzie:

    Fala – zaburzenie rozprzestrzeniające się w ośrodku lub przestrzeni. W przypadku fal mechanicznych cząstki ośrodka, w którym rozchodzi się fala, oscylują wokół położenia równowagi, przy czym przenoszą energię z jednego miejsca do drugiego bez transportu jakiejkolwiek materii.Pulsacja (częstość kołowa, częstość kątowa) - wielkość określająca, jak szybko powtarza się zjawisko okresowe. Pulsacja jest powiązana z częstotliwością (f) i okresem (T) poprzez następującą zależność:
    amplituda fali, częstość fali, – czas, wektor fali, – współrzędna położenia.

    W czasie w punkcie o współrzędnej fala ma fazę:

    Pęd w mechanice – wektorowa wielkość fizyczna opisująca mechanikę, a więc ruch i oddziaływania obiektu fizycznego. Pęd mogą mieć wszystkie formy materii, np. ciała o niezerowej masie spoczynkowej, pole elektromagnetyczne, pole grawitacyjne.Faza fali – faza drgań punktu ośrodka, w którym rozchodzi się fala. Faza określa, w której części okresu fali znajduje się punkt fali.
    .

    Miejsca o jednakowej fazie poruszają się z prędkością fazową:

    Paczka falowa (pakiet falowy) – fala skupiona w ograniczonym obszarze przestrzeni. Swobodną paczkę falową można traktować jako superpozycję (złożenie) harmonicznych fal płaskich o różnych częstotliwościach.Amplituda w ruchu drgającym i w ruchu falowym jest to największe wychylenie z położenia równowagi. Jednostka amplitudy zależy od rodzaju ruchu drgającego: dla drgań mechanicznych jednostką może być metr, jednostka gęstości lub ciśnienia (np. dla fali podłużnej); dla fali elektromagnetycznej tą jednostką będzie V/m.
    .

    Podczas rozprzestrzeniania się fali w ośrodkach prędkość fazowa fali może być różna dla różnych częstotliwości – mówi się wówczas, że dla tych fal zachodzi dyspersja. Gdy dla fali zachodzi dyspersja, prędkość rozchodzenia się czoła paczki falowej (prędkość grupowa) jest inna niż prędkość fazowa.

    Prędkość grupowa – wielkość opisująca rozchodzenie się fal nieharmonicznych (innych niż sinusoidalne) w sytuacji, gdy natężenie fali nie wpływa na prędkość ruchu fali.Czoło fali – miejsce geometryczne punktów o tej samej fazie drgań w przestrzeni objętej zaburzeniem falowym. Jeżeli źródło fali jest punktowe, to czołem fali w przestrzeni trójwymiarowej izotropowej jest powierzchnia kuli, w przestrzeni dwuwymiarowej - okrąg.

    Prędkość fazowa światła (fali elektromagnetycznej) w próżni jest równa prędkości światła w próżni; w ośrodkach materialnych jest inna i często (np. dla promieniowania X) większa od prędkości światła w próżni, a nawet ujemna (dla metamateriałów o ujemnym współczynniku załamania). Większa wartość prędkości fazowej od prędkości światła nie stoi w sprzeczności ze szczególną teorią względności, gdyż faza fali nie jest szybkością rozprzestrzeniania się fali, a tym samym i przenoszenia sygnałów.

    Promieniowanie elektromagnetyczne (fala elektromagnetyczna) – rozchodzące się w przestrzeni zaburzenie pola elektromagnetycznego.Czynnik Lorentza – wyrażenie pojawiające się często we wzorach przy transformacji wielkości między układami odniesienia w szczególnej teorii względności.

    Fale materii[]

    W mechanice kwantowej cząstka jest rozpatrywana jako fala o zespolonej fazie. Prędkość fazowa tej fali może być określona wzorem: ,

    gdzie: energia kinetyczna cząstki, pęd (fizyka), czynnik Lorentza ze szczególnej teorii względności, prędkość światła, , gdzie – prędkość ciała odpowiadająca prędkości grupowej paczki falowej.

    W przypadku skrajnie relatywistycznym, gdy prędkość cząstki jest zbliżona do prędkości światła, wzór ma postać:

    W przypadku nierelatywistycznym, gdy prędkość cząstki jest znacznie mniejsza od prędkości światła, wzór redukuje się do postaci:




    w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)

    Reklama

    Czas generowania strony: 0.061 sek.