怎样浅显易懂地解释相速度和群速度?

相速度是可以轻松超光速的,平时看到的“超光速”报导大多都是针对相速度而言的;而群速度是真正信息传递的速度,它是不能超光速的。但是如何比较形象地解释它们的区别?

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3个答案
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章鱼喵.时见疏星理论物理专业,西夏文爱好者

2013-07-31 10:49

首先说这个题目里面说的:

相速度是可以轻松超光速的,平时看到的“超光速”报导大多都是针对相速度而言的;而群速度是真正信息传递的速度,它是不能超光速的。


这段是不对的。我们实验中的超光速既有相速度的超光速,也有群速度超光速。相速度的超光速比较容易理解,我们靠的是信号的变化来编码信息的,所以一个不变的相速度的信号是没法传递信息的。发生这个的原因是介质里面的电子吸收了光子,却再放出一个相位更加超前的光子,这样就显得相速度高了。
群速度超光速也不能用超光速来传递信息。
实际上这一类的超光速在这个过程中“作弊”了,可以认为他们都是先建立起了一个通道,然后利用同卵多生的兄弟们站成一排来欺骗大家,而实际上信息并没有超光速传递。


哒哒哒哒,请看比任何文字比喻更加清晰的动画~

1. 请点击:Wolfram Demonstrations Project

2. 来自 Wikipedia,点击有动画:

a.

这个图里面的红点向右移动的速度就是相速度,绿点向右移动的速度就是群速度。

b.

这是一个展示相速度和群速度往相反的方向走的例子。


--------------


文字说明白好难啊~~ 如果真的要文字比喻的话,这么着。但是比喻什么的,都不够准确的。

一队排成长队趴在一个小山坡上,准备夜袭敌军,连长在队伍一边,悄悄的告诉边上的人说「挨个传令下去,第一次准备」,但是由于这是临时凑齐的民兵部队,大家的训练不统一,所以每个人伸出去的枪杆的长度不同。接着连长又让传令说「第二次准备」,紧接着「第三次准备」……
这里面命令传递的速度是相速度(这个很准确),大家乱七八糟调整伸出去的枪杆所形成的波包速度是群速度(原则上这个也是很准确的说法,只是可能不形象)。(唉?对么?)

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光谱万有引力号舰尾巡视员

2013-09-07 19:49

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。

来自百度百科

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欢仔258光学工程硕士

2013-01-28 18:23

波面(等相位面)传播的速度,即相速;波包振幅最大的地方叫做它的中心,波包中心前进的速度叫做群速。也就是说,波包的低频包络相当于群速,高频成分相当于相速。

相速和群速的关系还有一个公式,可是我不会加公式。。。。

P.S.题外话,楼主当年的光学课用的一定不是北大出版社赵凯华的那本光学书 or 楼主肯定没参加考研(光学的重要考点),都被我发现了你就承认了吧!

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