سرعت فاز و گروه
-
عضویت : شنبه ۱۳۸۷/۹/۹ - ۱۰:۵۹
پست: 505-
سپاس: 6
سرعت فاز و گروه
سرعت فاز یک ذره C^2/v محاسبه میشود که v سرعت ذره است. کاربرد این سرعت در کجاست؟ با توجه به اینکه تابع موج ذره به صورت پکت موج در نظر گرفته میشود، آیا میتونیم بگیم سرعت فازی به شکل C^2/v غلط است؟
Re: سرعت فاز و گروه
صدای رعد و برق مثال سادهای از برهمنهی امواج است که به اثر جایگزیده در زمان و مکان مفروضی منجر میشود. چنین بسته موج جایگزیدهای را میتوان از برهمنهی امواج با فرکانسهای مختلف که در آن این امواج در خارج از محدوده فضایی مفروض ، کاملا یکدیگر را نابود میکنند، بدست آورد. ابزار فنی که انجام چنین کاری را امکانپذیر میسازند، انتگرالهای فوریهاست.
از مکانیک کوانتومی میدانیم که نقطه شروع مکانیک کوانتومی معادله شرودینگر و تعبیر مناسب جوابهای آن است. این معادله را به هیچ عنوان نمیتوان از فیزیک کلاسیک بدست آورد، چون خارج از قلمرو فیزیک کلاسیک قرار دارد. در واقع شرودینگر این معادله را بر اساس پیشنهاد اولیه دوبروی به طرز نابغهواری حدس زد. تابع موجی که برای امواج منتسب به ذرات مادی در نظر گرفته میشود، باید جواب معادله شرودینگر باشد. به بیان دیگر باید در معادله شرودینگر صدق کند.
سرعت بستههای موجی
کارهای پلانک و به تبع آن انیشتین منجر به کوانتش انرژی شد، یعنی انرژی به صورت کوانتمهای انرژی بیان شده و رابطه E=hv برای آن در نظر گرفته شد. بر این اساس سرعت یک موج با فرکانس v=E/h و طول موج λ=h/P (بر اساس رابطه دوبروی) به صورت V=v λ=E/P بیان میشود. این سرعت را سرعت فاز میگویند و برای مشخص شدن آن ، یک اندیس ph که مخف واژه لاتین phase (به معنی فاز) میباشد، به آن اضافه میشود.
این سرعت در واقع همان سرعت موج تکفامی است که به یک ذره مادی نسبت داده میشود. این سرعت از سرعت نور بیشتر است و همین امر سبب میشود که این موج غیر قابل مشاهده باشد. از طرفی این مشاهدات مربوط به احتمال یافتن یک ذره است نه مربوط به سرعت فازی که موج منتسب به ذره با آن سرعت پیش میرود، بنابراین ایجاد مزاحمت نمیکند. اما علاوه بر سرعت فاز ، یک سرعت دیگری نیز به نام سرعت گروه تعریف میشود.
وقتی یک گروه از امواج سینوسی مجزا را که فرکانس و سرعت فاز آنها متفاوت آنها متفاوت است، با هم ترکیب میکنیم تا یک بسته موجی حاصل شود، در این صورت ناحیهای با تداخل سازنده شدید تولید میشود. سرعت گروه ، آن سرعتی است که ناحیه مزبور با آن سرعت به پیش میرود. در مفهوم بسته موجی ، سرعت گروه همان سرعت ذرهای است که به آن موجی را نسبت میدهیم. طبیعی است که این سرعت باید از سرعت نور و به تبع آن از سرعت فاز بیشتر باشد
کلیه مواردی که سرعت آنها از سرعت نور بیشتر است هنوز کاربردی در فیزیک ندارند و صرفاً در تئوری مطرح خواهند شد ولی در بحث صفر به زمان مقوله گرمی دارند و فقط در حد یک نظریه اثبات نشده هستند
از مکانیک کوانتومی میدانیم که نقطه شروع مکانیک کوانتومی معادله شرودینگر و تعبیر مناسب جوابهای آن است. این معادله را به هیچ عنوان نمیتوان از فیزیک کلاسیک بدست آورد، چون خارج از قلمرو فیزیک کلاسیک قرار دارد. در واقع شرودینگر این معادله را بر اساس پیشنهاد اولیه دوبروی به طرز نابغهواری حدس زد. تابع موجی که برای امواج منتسب به ذرات مادی در نظر گرفته میشود، باید جواب معادله شرودینگر باشد. به بیان دیگر باید در معادله شرودینگر صدق کند.
سرعت بستههای موجی
کارهای پلانک و به تبع آن انیشتین منجر به کوانتش انرژی شد، یعنی انرژی به صورت کوانتمهای انرژی بیان شده و رابطه E=hv برای آن در نظر گرفته شد. بر این اساس سرعت یک موج با فرکانس v=E/h و طول موج λ=h/P (بر اساس رابطه دوبروی) به صورت V=v λ=E/P بیان میشود. این سرعت را سرعت فاز میگویند و برای مشخص شدن آن ، یک اندیس ph که مخف واژه لاتین phase (به معنی فاز) میباشد، به آن اضافه میشود.
این سرعت در واقع همان سرعت موج تکفامی است که به یک ذره مادی نسبت داده میشود. این سرعت از سرعت نور بیشتر است و همین امر سبب میشود که این موج غیر قابل مشاهده باشد. از طرفی این مشاهدات مربوط به احتمال یافتن یک ذره است نه مربوط به سرعت فازی که موج منتسب به ذره با آن سرعت پیش میرود، بنابراین ایجاد مزاحمت نمیکند. اما علاوه بر سرعت فاز ، یک سرعت دیگری نیز به نام سرعت گروه تعریف میشود.
وقتی یک گروه از امواج سینوسی مجزا را که فرکانس و سرعت فاز آنها متفاوت آنها متفاوت است، با هم ترکیب میکنیم تا یک بسته موجی حاصل شود، در این صورت ناحیهای با تداخل سازنده شدید تولید میشود. سرعت گروه ، آن سرعتی است که ناحیه مزبور با آن سرعت به پیش میرود. در مفهوم بسته موجی ، سرعت گروه همان سرعت ذرهای است که به آن موجی را نسبت میدهیم. طبیعی است که این سرعت باید از سرعت نور و به تبع آن از سرعت فاز بیشتر باشد
کلیه مواردی که سرعت آنها از سرعت نور بیشتر است هنوز کاربردی در فیزیک ندارند و صرفاً در تئوری مطرح خواهند شد ولی در بحث صفر به زمان مقوله گرمی دارند و فقط در حد یک نظریه اثبات نشده هستند