Kann mir jemand den Unterschied zwischen Phasen- und Gruppengeschwindigkeit in eigenen Worten und ohne Formeln erklären?
Danke im Voraus!
3 Antworten
Einfache Worte und ohne Formel?
Beispiel Wasserwelle:
Ein Surfer bewegt sich mit der Phasengeschwindigkeit. ("Phasen" einer Welle sind z. B. Gipfel, Talsohle, steilste Stelle der aufsteigenden Flanke, steilste Stelle der absteigenden Flanke)
Von einem Flugzeug aus sieht man ggf. Wellengruppen, etwa so etwas wie ein glattes Meer mit einigen rauen Bändern, die sich langsam über die Fläche bewegen. Die Geschwindigkeit diese Bänder ist die Gruppengeschwindigkeit - die Bänder sind ja Gruppen von Wellen.
Die Wellen "entstehen" klein an einem Ende der Gruppe, werden größer bis (meistens) zur Mitte der Gruppe und werden dann wieder kleiner, um am anderen Ende der Gruppe zu verschwinden.
Die Gruppengeschwindigkeit kann kleiner oder größer als die Phasengeschwindigkeit sein.
Gruppengeschwindigkeit: Geschwindigkeit mit der sich die Energie der Welle ausbreitet. D.h. die Geschwindigkeit mit der die Welle von A nach B gelangt, und zwar so, dass ich bei B eine Wirkung messen kann.
Die Gruppengeschwindigkeit kann niemals schneller als die Vakuumlichtgeschwindigkeit sein!
Phasengeschwindigkeit: Wenn du dir Wellenpaket vorstellst, dass sich von A nach B bewegt, dann können die Berge und Täler der Trägerwelle schneller oder langsamer als die Bewegung des Wellenpaketes sein.
Die Phasengeschwindigkeit kann in manchen Medien sogar höher als die Vakuumlichtgeschwindigkeit sein! Das ist kein Widerspruch, da sich nur mit der Phase keine Information/Energie übertragen lässt!
Im Vakuum sind bei einer Lichtwelle die Gruppen und die Phasengeschwindigkeit gleich.
ich denke dass es die erste animation auf dieser https://en.wikipedia.org/wiki/Group_velocity seite sehr anschaulich macht.
gruppengeschwindigkeit: gruen
phasengeschwindigkeit: rot