Faz Hızı ve Grup Hızı
Faz hızı ve grup hızı, fizikte çok önemli iki kavramdır. Dalga mekaniği, optik, kuantum mekaniği ve hatta ses mühendisliği gibi alanlarda hayati bir rol oynarlar. Bu tür alanlarda üstünlük sağlamak için hem faz hızında hem de grup hızında sağlam bir anlayışa sahip olmak hayati önem taşır. Bu yazıda, faz hızı ve grup hızının ne olduğunu, grup hızı ve faz hızının tanımlarını, uygulamalarını, benzerliklerini ve son olarak bu ikisi arasındaki farkı tartışacağız.
Faz Hızı Nedir?
Faz hızı, dalgaların yayılmasında tartışılan bir kavramdır. Bir dalganın faz hızı, yayılan bir "faz"ın hızıdır. Açıklama için, eksenin x yönünde hareket eden bir dalganın tepesini varsayalım. Faz hızı, tepede seçilen noktanın hızının x bileşenidir. Bu aynı zamanda dalga boyunun tek bir dalga boyunun seçilen bir noktadan geçmesi için geçen süreye bölünmesiyle de elde edilebilir. Bu süre, dalgaya neden olan salınımın periyoduna eşittir. Şimdi standart bir sinüs dalgası A sin (wt – kx) düşünün, burada w kaynağın açısal hızıdır, t zamandır, k dalga numarasıdır (2π uzunluğundaki tam dalga boylarının sayısı) ve x konumdur x ekseni üzerinde. Tepede wt – kx sıfıra eşittir. Bu nedenle faz hızı (x/t) w/k'ye eşittir. matematiksel olarak p=wt – kx değeri dalganın fazıdır.
Grup Hızı Nedir?
Grup hızı, dalgaların süperpozisyonu altında tartışılıyor. Grup hızını anlamak için önce süperpozisyon kavramını anlamak gerekir. Uzayda iki dalga birbirini kestiğinde, ortaya çıkan salınım sinüs davranışından biraz daha karmaşıktır. Parçacık bir noktada değişen genliklerle salınım yapar. Maksimum genlik, orijinal dalgaların iki genliğinin birleşimidir. Minimum genlik, iki orijinal genlik arasındaki minimum farktır. İki genlik eşitse, maksimum, genliğin iki katıdır ve minimum, sıfırdır. Açıklık için, modüle edilmiş iki dalganın aynı genlik ve farklı frekanslarda olduğunu varsayalım. Bu, daha yüksek frekansa sahip dalganın, daha düşük frekansa sahip dalgaya sarılmasına neden olur. Bu, bir zarf içinde paketlenmiş bir grup dalgaya neden olur. Bu zarfın hızı, dalganın grup hızıdır. Duran bir dalga için grup hızının sıfır olduğuna dikkat edilmelidir. Grup hızının sıfır olması için her iki dalganın da aynı frekansta olması ve hareket yönleri zıt olmalıdır.
Grup hızı ile faz hızı arasındaki fark nedir?
• Faz hızı hem tek dalgalar hem de üst üste binen dalgalar için tanımlanır.
• Grup hızı yalnızca üst üste binen dalgalara tanımlanır.
• Grup hızı, daha düşük frekanslı dalganın hızıdır, ancak faz hızı, daha yüksek frekanslı dalganın hızıdır.
