【波速】
波传播的速变。波速只决定于介质本身的惯性和弹性而与波源的振动频率无关。例如,在固体介质中,横波和纵波的传播速度分别为
v = G (横波)
ρ
v = r (纵波)
ρ
式中 G 和 r 分别为介质的剪切弹性模量和杨氏弹性模量,ρ为介质的密度。在气体和液体介质中纵波的传播速度
v =
式中 K 为介质的体积弹性模量,ρ为介质的密度。对于单色波来说,波速等于相速度,其数值等于波长λ和波源振动频率 f 的乘积,即
v=λf。
波动存在三种速度,在物理意义上却有明显的区别。 1.质点速度:介质的质点在其平衡位置附近作简谐振动的速度。
-
波速或相速度:等相位面(如波峰或波谷)在介质中传播的速度。在中学物理课中讲的波速就是相速度。
-
群速度:即波群传播能量的速度。由一系列波长和频率不同的分波叠加而成的合成波。若各个分波在介质中传播时的相速度各不相同,则群
波的波形将随时间变化,其振幅最大部分的运动速度称为群波的群速
度。假使两个分波的相速度不同,即 ω1
K1
≠ ω2 ,则群波的群速度VG =
K 2
ω1 − ω 2
K1 − Κ 2
= ∆ω 。若群波所包含的一系列分波的频率几乎相等,则群波的群
∆K
速度vg = dω 。
dK