电磁波群速度和相速度分别有什么物理含义?

问题描述:

电磁波群速度和相速度分别有什么物理含义?

波的群速度,或简称群速,是指波的包络传播的速度.实际上就是波实际前进的速度.形象一点说,你拿电钻在一个很坚固的墙上钻洞,你会觉得电钻的钻头的螺纹在旋转时似乎以高速前进,但这只是你的错觉,因为你看到的是螺纹的“...现假设某个沿z轴方向传播的光信号由两种频率成分的单色平面波组成,两光波的振幅和振动方向相同,其在空间某点(t时刻)的光振动可分别振动为:   若取△ω=(ω2-ω1)/2,△k=(k2-k1)/2,   ω0=(ω2+ω1)/2,k0=(k2+k1)/2,分别表示两单色光波的圆频率、波数差、平均圆频率和平均波数,.   可见合振动是一个受△ω低频调制且平均频率为ω0的复色平面波。随着该平面波以相速度ω0/ k0向前传播,调制波也以△ω/△k的速度向前优越传播。该速度反映了光波能量度的传播速度,故称之为光波在色散介质中的群速度。并表示为vg。为示区别,常常又将相速度用vP表示。显然,当频差△ω很小时,群速度实际上就是时间圆频率对空间圆频率(波数)的导数.   由(1)式与(2)式可以看出:在色散介质中,群速度不等于相速度(dvp/dλ≠0,vg≠vp),并且在正常色散区域   (dvp/dλ>0,dn/d λ<0),群速度小于相速度(vg<vp);在反常色散区域(dvp/dλ<0,dn/d λ>0),群速度则大于相速度(vg>vp)。只有在无色散介质或真空中(dvp/dλ=0,dn/d λ=0),群速度才等于相速度(vg=vp)。 当群速度小于相速度, 而群速度等于光速时 相速度就超光速了