Выяснилось, что иногда плохо себе представляют, что это такое. Ну, как параграф нарисован – так и представляют. А в параграфе то сову света на глобус волны натягивают, то на сову света – глобус. Действительно трудно разобраться. Сначала лучше определиться с тем, откуда что пошло.
Собственно, фазовая скорость – это просто скорость распространения волны.
Почему же ее так назвали – фазовая?
Когда-то свет сравнивали с водяными волнами, то есть, кругами на воде. Для света подразумевали, вообще-то, сферическую волну, но описывали все равно, круговую. У водяных волн есть свои особенности. Такая волна имеет несколько направлений распространения, и соответственно, скоростей. Это увеличение вдоль радиуса (∆х/∆t=u м/с), увеличение длинны окружности (2πR=u м/с) и увеличение площади (πR^2=u м^2/c), собственно говоря. Для сферической волны еще увеличение объема. Почти все скорости отталкиваются от скорости по радиусу. И по радиусу же проходят фазы, поэтому ее и назвали фазовой. Всего-навсего.
Волновое число, это собственно, количество длин волн, укладывающихся на окружности с радиусом в 1 метр. Количество длин волн, укладывающихся на окружности с радиусом равным скорости волны и будет считаться частотой ω. Составив простую пропорцию, можно найти сколько таких длин волн уместится на окружности с радиусом равным фазовой скорости.
Волновое число использовали именно для характеристики. Это равенство показывает отношение фазовой скорости к скорости по периметру. То есть, для демонстрации увеличения длины окружности в зависимости от фазовой скорости. Поэтому при попытке вычислить фазовую скорость света она всегда будет получаться 300 000 000м/с. Потому, что скорость света – 300 000 000м/с. Кстати, надо сказать, что для света скорость перемещения фазы волны – определение несколько некорректное. Поскольку, синусоида света перемещаться будет попеременно то фазой, то противофазой вперед.
А дальше, в параграфе начинается натягивание волны на свет.
На самом деле, мы видели, что это от величины радиуса зависит сколько частотин влезет в данную длину окружности.
И у настоящей волны фазовая скорость будет всегда зависеть от скорости волны в этой среде. Представьте себе два одинаковых «колебателя», колеблющихся с одинаковой частотой, но в разных средах. В этих средах совершенно разная скорость волны.
Или два разных «колебателя» в одной среде:
Скорость волны от частоты зависеть не будет. Откуда же заявление о зависимости скорости синусоидальных волн от частоты? А это потому, что у света, наблюдается явление дисперсии. Это когда разные фотоны в одной и той же среде имеют разную скорость, и разный угол преломления.
А поскольку свет называют волной, приписывают ему разную частоту, то значит и разная скорость таких волн должна от чего-то зависеть. Ну пусть – от частоты.
В смысле есть волны, скорость которых от частоты не зависит, и есть особенные волны, у которых скорость от частоты зависит.
Однако, даже намек на особенность световой волны к другой фазовой скорости на основе волнового числа, мы говорили - не приводит.
Зато для особенных волн появляются особенные среды.
Например, особенная такая среда – вода. Для обычных волн обычная среда, для особенных – диспергирующая.
Тут, правда, от частоты синусоидальных волн тоже ничего не зависит. Собственно, никакой вычисляемой зависимости, на практике не наблюдается. Хотя бы потому, что для одного и того же фотона, то есть, имеющего совершенно четкую частоту, фазовая скорость будет совершенно разной в той же воде, но при разных температурах.
Говорят, что чем больше частота, тем меньше скорость света в этой среде. Но
у света могут быть и совсем другие параметры. Например, масса:
Где n – коэффициент преломления.
Опять же, разные теории, якобы объясняющие дисперсию, совсем не учитывают фазовую скорость волн. Например, теория поглощения/переизлучения. Ну, и при чем там, вообще, скорость волны? Кстати, из этой теории следует одна интересная закономерность: чем больше частота, тем дольше световая волна поглощается и переизлучается. Чем дальше в лес, тем толще пальмы.