Logo
Logo

Групповая и фазовая скорости

A1  ?? Акустические волны в воздухе: $V=A$, $A$ – константа.

Групповая скорость синусоидальных волн, каждая из которых характеризуется угловой частотой $\omega$ и волновым вектором $k=2 \pi /\lambda$ и угловые частоты которых распределены вблизи среднего значения $\omega$, определяется выражением
$$U=\frac{\mathrm d \omega}{\mathrm d k}=\frac{\mathrm d \omega}{\mathrm d\left(\frac{\omega}{V}\right)}=\frac{\mathrm d \nu}{\mathrm d\left(\frac{1}{\lambda}\right)}=V-\lambda \frac{\mathrm d V}{\mathrm d \lambda}.$$Если $V$ постоянная величина, среда не обладает дисперсией и $\mathrm d V /\mathrm d \lambda=0$, а $U=V$.

Ответ: $U=V$
A2  ?? Поперечные упругие волны в стержне: $V=A / \lambda$.

$U=\frac{A}{\lambda}+\frac{\lambda A}{\lambda^{2}}=2V$.

Ответ: $U=2V$
A3  ?? Глубоководные волны: $V=A \sqrt{\lambda}$.

$U=A \sqrt{\lambda}-\frac{\lambda A}{2 \sqrt{\lambda}}=\frac{A}{2} \sqrt{\lambda}=\frac{V}{2}$.

Ответ: $U=\frac{V}{2}$
A4  ?? Капиллярные волны: $V=A / \sqrt{\lambda}$.

$U=\frac{A}{\sqrt{\lambda}}+\frac{\lambda}{2} \frac{A}{\sqrt{\lambda^{3}}}=\frac{3}{2} V$.

Ответ: $U=\frac{3}{2} V$
A5  ?? Ионосферные электромагнитные волны: $V=\sqrt{c^{2}+A^{2} \lambda^{2}}$ ($c$ – скорость света в вакууме).

$U=\sqrt{c^{2}+A^{2} \lambda^{2}}-\frac{\lambda 2 A^{2} \lambda}{2 \sqrt{c^{2}+A^{2} \lambda^{2}}}=\frac{c^{2}}{\sqrt{c^{2}+A^{2} \lambda^{2}}}=\frac{c^{2}}{V}$.

Ответ: $U=\frac{c^{2}}{V}$