מהירות פאזה

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
הנקודה האדומה נמצאת בפאזה קבועה ונעה במהירות הפאזה

מהירות הפאזה של גל היא הקצב שבו מופע הגל מתקדם במרחב.

גל הוא פונקציה של הזמן והמרחב המקיימת את משוואת הגלים: \ \frac{\partial^2 }{\partial t^2} \psi(t,\vec{r}) = v_p^2 \ \nabla ^2 \psi(t,\vec{r}) .

מכך נובע שגל הוא פונקציה של המרחב שמשתנה בזמן כך שהיא שומרת על צורתה אך ערכיה נשמרים בנקודות במרחב שנעות במהירות קבועה ששווה ל-\, v_p. זוהי מהירות הפאזה - מהירות התקדמות הגל.

הגל הפשוט והנפוץ ביותר הוא גל מישורי, המתואר על ידי המשוואה: y = A \sin( \omega t - kx) \,.

זוהי פונקציית סינוס במימד אחד, שהפאזה שלו משתנה כך שנקודות שוות פאזה נעות בכיוון החיובי במהירות קבועה. מהירות זו שווה לאורך הגל חלקי זמן המחזור: v_\mathrm{p} = \frac{\lambda}{T}, או באופן שקול ליחס בין התדירות הזוויתית לבין מספר הגל (הנקרא יחס הנפיצה): v_\mathrm{p} = \frac{\omega}{k}.

עבור גל אלקטרומגנטי בריק, מהירות הפאזה היא מהירות האור c, והיא שווה גם למהירות החבורה. אולם בתווך דיספרסיבי, מהירות הפאזה של גל תלויה בתדירות שלו והיא אינה בהכרח שווה למהירות החבורה. מקדם השבירה של חומר מוגדר כיחס בין מהירות האור בריק לבין מהירות הפאזה של האור בחומר: n = \frac{c}{v_{\mathrm {p}}}.

במקרים מסוימים מהירות הפאזה של גל אלקטרומגנטי יכולה להיות גדולה ממהירות האור בריק, וזאת מבלי לסתור את תורת היחסות הפרטית, משום שמהירות ההעברה של מידע היא מהירות החבורה ולא מהירות הפאזה. מהירות הפאזה של פונקציית גל (או של גל דה ברויי) גם היא יכולה להיות גדולה ממהירות האור משום שאינה מעבירה מידע.

ראו גם[עריכת קוד מקור | עריכה]