Velocidad de fase en caso de transmisión electromagnética

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Actualmente estoy pasando por la teoría de la propagación electromagnética. Mientras estudiaba el caso de la propagación de la onda EM en una dirección arbitraria, encontré una derivación que demuestra:

$$ c \ le \ text {velocidad de fase} < \ infty $$

Además, dice que el producto del grupo y la velocidad de fase de una onda EM es constante e igual al cuadrado de la velocidad de la luz. ¿Cómo es posible que la velocidad de fase sea mayor que la velocidad de la luz? Además, ¿qué significa físicamente? Quiero decir, ¿qué implica físicamente el significado de velocidad de fase infinita?

    
pregunta Enthusiast

1 respuesta

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Creo que la velocidad de fase no tiene importancia física en este caso.

El mejor ejemplo que se me ocurre es "mover la TV": imagina que alguien mueve una TV del punto A al punto B delante de ti (de izquierda a derecha), y el TV está enchufado y muestra un patrón repetido Moviéndose de izquierda a derecha en la pantalla.

Si bien puede indicar que la velocidad del patrón es mayor que la velocidad de la TV (y esta afirmación es correcta), no es realmente importante: este patrón no alcanzará el punto B más rápido que la propia TV.

En el ejemplo anterior, la velocidad de TV (relativa a usted) es una velocidad de grupo. La velocidad del patrón (en relación con usted) es una velocidad de fase. La velocidad de la fase en este caso puede ser negativa (si el patrón se mueve de derecha a izquierda y su velocidad en la pantalla es mayor que la velocidad de la televisión en relación con usted), cero (el patrón se mueve de derecha a izquierda y su velocidad es igual a la velocidad de la televisión en relación con usted) o positiva (en todos los demás casos) Todas estas relaciones también son válidas para un verdadero paquete de renuncia (aunque el concepto de velocidad de fase negativa no es tan simple como en este ejemplo).

Al igual que la velocidad del patrón no es importante en el ejemplo (porque el patrón está obligado a moverse dentro de un televisor repetidamente), la velocidad de la fase no es importante en un paquete de ondas (porque la fase es solo una descripción de la "forma "o el" desplazamiento "de la señal dentro de un paquete). Lo único que importa es la velocidad del paquete en sí, su velocidad de grupo.

En palabras ligeramente diferentes: la diferencia entre la velocidad de fase y la velocidad de grupo muestra qué tan rápido cambia la forma de la señal dentro de un paquete de ondas (qué tan rápido se mueve el patrón en la pantalla). Si bien esta velocidad se puede calcular, su valor no es realmente importante.

Si bien el ejemplo de TV tiene muchas similitudes con el caso real, la velocidad del patrón nunca excederá la velocidad de la luz. Sin embargo, esto es solo porque tanto la televisión como el patrón son objetos con masa. Imagine una TV sin masa moviéndose a la velocidad de la luz y un patrón sin masa moviéndose en la pantalla. En este caso (imposible) verías que el patrón se mueve más rápido que la velocidad de la luz.

Intenté dar un ejemplo intuitivo. Para las ecuaciones y las explicaciones físicas y matemáticas, tendrás que publicar esta pregunta en otros foros (Física, Matemáticas).

NOTA: la velocidad de la fase no es importante solo cuando es la misma para todas las ondas en el paquete de ondas. Si la velocidad de fase es diferente para diferentes frecuencias, esta diferencia tiene una importancia mayor. Sin embargo, incluso en el caso de que las velocidades de fase difieran, la única información significativa es la diferencia entre las velocidades. Consulte el artículo para dispersión en Wikipedia para obtener un ejemplo.

    
respondido por el Vasiliy

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