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光波的相速度和群速度哪个不可以超过c? 正常色散介质 群速度大于相速度

2020-10-09知识23

光在某种介质之中,速度能否超过光速(299792458米/秒)? 我们都知道介质能使光的速度下降,当某种带电物质在某种介质中的速度超过光在这种介质的速度时,就会出现光爆现象。切伦科夫辐射的频谱是连续的,在不考虑色散时,强度的谱分布正比于w(角频率)。但实际上任何媒质都是有色散的,即折射率为角频率的函数n=n(w),这时显然只有在满足不等式n(w)>;с/v>;1的波段才有切伦科夫辐射。在X射线波段n(w)总是小于1的,故切伦科夫辐射频谱总有一个上限。通常它的能量相当集中于可见光范围,并侧重于它的蓝紫端。切伦科夫辐射与受激放射的电磁频谱具有特定频率的峰值的情形相异,其频谱呈连续性,相对强度与频率成正比,高频率有较大的强度。这就解释了为何可见光波段的切伦科夫辐射看起来呈亮蓝色。事实上,多数辐射是在紫外线波段。当带电粒子被加速后,才会使可见光波段明显易见。

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2113群速,是指波的包络传播5261的速度.实际上就是波实际前4102进的速度1653.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“相速度”,虽然很快,但是你的电钻却很慢很慢地向墙内推进,也就是说电钻的总的向前推进的速度就是“群速度”.如果墙壁很硬,你的电钻根本就钻不进去,电钻向前推进的速度为“0”,但是你从电钻的螺纹上看却总是觉得电钻是不断钻进去的.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。.

群速度和相速度的关系?物理意义 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2113谷面5261)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4102率电磁波的折射指数。群速度1653:许多不同频率的正弦电磁波的合成信号在介质中传播的速度。不同频率正弦波的振幅和相位不同,在色散介质中,相速不同,故在不同的空间位置上内的合成信号形状会发生变化。群速是一个容代表能量的传播速度。

为什么在反常色散介质中,群速度会大于相速度 为什么在反常色散介质中,群速e799bee5baa6e997aee7ad94e58685e5aeb931333361316634度会大于相速度由波动方程所确定的光波速度v=v/n,反映了光波波面相位的传播速度.由于色散的存在,在同一介质中传播的不同频率的光波具有不同的相速度,也就是说,同一光信号所包含的不同光谱成分在色散介质中不能同步传播.这样就出现一个问题,当我们在距离光源较远的空间某点观察来自该点发出的光信号时,在同一时刻接收到的不同频率的光信号实际是光源在不同时刻发出的.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)。

怎样理解电磁波的相速可以大于光速的物理意义? 这个问题很好理解,首先我们需要明白的是电磁波相速度大于光速并不违反相对论光速不变原理。电磁波的相速度所谓相速度是指波的相位在空间中传递的速度,何谓相位就是指一列波在特定时刻它循环中的位置:一种它是否在波峰、波谷或它们之间的某点的标度。而我们一般所说的波速是指波的群速度,指的就是整个波在空间中传递的速度。如何理解相速度和群速度的关系?有一个很形象的例子就是当你用电钻去钻一面极其坚固的墙面时,我们会发现就算电钻钻不进去,但钻头的螺纹仍是飞快的旋转好像是\"快速前进\"这其实就是“相速度”给你的错觉,同理我们可以将电钻前进的速度看作是“群速度”。我们知道在正常色散介质中波的群速度是小于相速度的,当群速度达到光速时相速度自然是超光速的。其他超光速现象有人不禁会问如果相速度大于光速不就是违反了物理定律了吗?其实并不是,光速不变原理说的是任何能够传播信息的速度不可能大于光速,我们反过来看相速度仅仅只是人类为了更好研究波而定义出的速度,并不会传播信息。而群速度就是能够传播信息所以不能超过光速。其实还有一些“超光速现象”例如量子纠缠其速度至少是光速的4个数量级,这一现象也曾让人们一度怀疑光速不变原理的正确性。。

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