Փուլային արագություն ընդդեմ խմբային արագության
Ֆազի արագությունը և խմբի արագությունը ֆիզիկայի երկու շատ կարևոր հասկացություններ են: Նրանք կենսական դեր են խաղում այնպիսի ոլորտներում, ինչպիսիք են ալիքային մեխանիկա, օպտիկա, քվանտային մեխանիկա և նույնիսկ ձայնային տեխնիկա: Նման ոլորտներում գերազանց լինելու համար կենսական նշանակություն ունի թե՛ փուլային արագության, թե՛ խմբային արագության ամուր պատկերացումները: Այս հոդվածում մենք պատրաստվում ենք քննարկել, թե ինչ են փուլային արագությունը և խմբային արագությունը, խմբային արագության և փուլային արագության սահմանումները, դրանց կիրառությունները, դրանց նմանությունները և վերջապես այս երկուսի միջև եղած տարբերությունը:
Ի՞նչ է փուլային արագությունը:
Փազային արագությունը հասկացություն է, որը քննարկվում է ալիքների տարածման ժամանակ: Ալիքի փուլային արագությունը տարածվող «փուլի» արագությունն է: Պարզաբանման համար ընդունեք ալիքի գագաթ, որը շարժվում է առանցքի x ուղղությամբ: Ֆազային արագությունը գագաթին ընտրված կետի արագության x բաղադրիչն է: Սա նույնպես կարելի է ստանալ՝ ալիքի երկարությունը բաժանելով այն ժամանակի վրա, որը պահանջվում է մեկ ալիքի երկարության համար ընտրված կետն անցնելու համար: Այս ժամանակը հավասար է տատանումների ժամանակաշրջանին, որն առաջացնում է ալիքը: Այժմ դիտարկենք ստանդարտ սինուսային ալիք A sin (wt – kx), որտեղ w-ը աղբյուրի անկյունային արագությունն է, t-ը ժամանակն է, k-ը ալիքի թիվն է (ալիքի ամբողջական երկարությունների թիվը 2π երկարության վրա), և x-ը դիրքն է։ x առանցքի վրա. Գագաթին wt – kx-ը հավասար է զրոյի: Հետևաբար, փուլային արագությունը (x/t) հավասար է w/k-ի: մաթեմատիկորեն p=wt – kx արժեքը ալիքի փուլն է։
Ի՞նչ է խմբային արագությունը:
Խմբի արագությունը քննարկվում է ալիքների սուպերպոզիցիայով:Խմբային արագությունը հասկանալու համար նախ պետք է հասկանալ սուպերպոզիցիա հասկացությունը: Երբ երկու ալիքները միմյանց ընդհատում են տարածության մեջ, արդյունքում տատանումը որոշ չափով բարդ է, քան սինուսային վարքը: Մի կետում գտնվող մասնիկը տատանվում է տարբեր ամպլիտուդներով: Առավելագույն ամպլիտուդը սկզբնական ալիքների երկու ամպլիտուդների միասնությունն է։ Նվազագույն ամպլիտուդը երկու սկզբնական ամպլիտուդների նվազագույն տարբերությունն է: Եթե երկու ամպլիտուդները հավասար են, ապա առավելագույնը կրկնակի է ամպլիտուդից, իսկ նվազագույնը՝ զրո։ Պարզության համար ենթադրենք, որ երկու մոդուլացված ալիքները նույն ամպլիտուդի և տարբեր հաճախականության են: Սա հանգեցնում է նրան, որ ավելի բարձր հաճախականությամբ ալիքը պարուրվում է ավելի ցածր հաճախականությամբ ալիքի մեջ: Սա առաջացնում է մի խումբ ալիքներ, որոնք փաթեթավորված են ծրարի մեջ: Այս ծրարի արագությունը ալիքի խմբային արագությունն է: Պետք է նշել, որ կանգնած ալիքի համար խմբի արագությունը զրոյական է: Որպեսզի խմբի արագությունը զրոյական լինի, երկու ալիքներն էլ պետք է լինեն նույն հաճախականության և պետք է ունենան շարժման հակառակ ուղղություններ:
Ո՞րն է տարբերությունը խմբային արագության և փուլային արագության միջև:
• Ֆազային արագությունը սահմանվում է ինչպես միայնակ, այնպես էլ վերադրված ալիքների համար:
• Խմբի արագությունը սահմանվում է միայն վերադրված ալիքների նկատմամբ:
• Խմբային արագությունը ավելի ցածր հաճախականությամբ ալիքի արագությունն է, բայց փուլային արագությունը ավելի բարձր հաճախականությամբ ալիքի արագությունն է։
