电磁波群速度和相速度分别有什么物理含义
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发布时间：2022-04-21 19:55
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时间：2022-06-18 22:01
无线电波在介质中传播时,如果该介质的介电常数ε与频率无关,波的传播速度也与频率无关,这种介质称为非色散介质；与此相反,如果介质的ε或传播速度v与频率有关,则称为色散介质.单色波传播速度的公式是从等相面的传播导出的,因此称为相速.相速度：单一频率的正弦电磁波波的等相面（例如波峰面或波谷面）在介质中传播的速度v=c/n,c为自由空间中的光速,n为介质对该频率电磁波的折射指数.
群速度是才是能量传递的速度,群速度就是多个不同频率的波组成的波包移动的速度.是波包携带能量.因为单色波到目前为止是造不出来的.所以自然界的电磁波都是以群速度来传递能量.群速度不能超过光速,但是相速度可以超过光速.
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
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时间：2022-06-18 22:01
