群速度與相速度:
由波動(dòng)方程所確定的光波速度v=v/n,反映了光波波面相位的傳播速度.由于色散的存在,在同一介質(zhì)中傳播的不同頻率的光波具有不同的相速度,也就是說,同一光信號(hào)所包含的不同光譜成分在色散介質(zhì)中不能同步傳播.這樣就出現(xiàn)一個(gè)問題,當(dāng)我們?cè)诰嚯x光源較遠(yuǎn)的空間某點(diǎn)觀察來自該點(diǎn)發(fā)出的光信號(hào)時(shí),在同一時(shí)刻接收到的不同頻率的光信號(hào)實(shí)際是光源在不同時(shí)刻發(fā)出的.現(xiàn)假設(shè)某個(gè)沿z軸方向傳播的光信號(hào)由兩種頻率成分的單色平面波組成,兩光波的振幅和振動(dòng)方向相同,其在空間某點(diǎn)(t時(shí)刻)的光振動(dòng)可分別振動(dòng)為:
若取△ω=(ω2-ω1)/2,△k=(k2-k1)/2,
ω0=(ω2+ω1)/2,k0=(k2+k1)/2,分別表示兩單色光波的圓頻率、波數(shù)差、平均圓頻率和平均波數(shù),.
可見合振動(dòng)是一個(gè)受△ω低頻調(diào)制且平均頻率為ω0的復(fù)色平面波.隨著該平面波以相速度ω0/ k0向前傳播,調(diào)制波也以△ω/△k的速度向前優(yōu)越傳播.該速度反映了光波能量度的傳播速度,故稱之為光波在色散介質(zhì)中的群速度.并表示為vg.為示區(qū)別,常常又將相速度用vP表示.顯然,當(dāng)頻差△ω很小時(shí),群速度實(shí)際上就是時(shí)間圓頻率對(duì)空間圓頻率(波數(shù))的導(dǎo)數(shù).
由(1)式與(2)式可以看出:在色散介質(zhì)中,群速度不等于相速度(dvp/dλ≠0,vg≠vp),并且在正常色散區(qū)域
(dvp/dλ>0,dn/d λ<0),群速度小于相速度(vg<vp);在反常色散區(qū)域(dvp/dλ<0,dn/d λ>0),群速度則大于相速度(vg>vp).只有在無色散介質(zhì)或真空中(dvp/dλ=0,dn/d λ=0),群速度才等于相速度(vg=vp).
以下內(nèi)容摘自《電磁場(chǎng)與波》 西安交通大學(xué)出版社,1999年1月1版 馮恩信編著 142頁
根據(jù)電磁波在空間傳播時(shí)相位不變點(diǎn)的軌跡可以計(jì)算相信變化的速度,即相速.在理想介質(zhì)中,電磁波的相速僅與介質(zhì)參數(shù)有關(guān).
以下摘自《電波傳播》65頁 西北工業(yè)大學(xué)出版社出版 高建平 張芝賢編
通對(duì)研究單一頻率SUPW(正弦均勻平面電磁波)在空間(介質(zhì)或?qū)w)中的傳播特性,結(jié)果表明,在介質(zhì)中,波的相速與頻率無關(guān)且等于能量傳播速度;在導(dǎo)體中,波的相速與頻率有關(guān).
在通信系統(tǒng)中,為傳遞信息,必須以一定的方式對(duì)單頻SUPW(稱為載頻波)進(jìn)行調(diào)制,調(diào)制波(含有多種頻率成份)帶著要傳遞的信息經(jīng)信息道傳輸?shù)浇邮斩?
相速度與群速度定量關(guān)系
相速度與群速度定量關(guān)系
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