波的群速度,或簡稱群速,是指波振幅外形上的變化(稱為波的“調(diào)變”或“波包”),其在空間中所傳遞的速度。群速度通過下列方程式定義:
其中,
- vg是群速度
- ω是波的角頻率
- k是波數(shù)或波向量。
群速度常被認為是能量或波形所帶有的訊號速度。然而,如果波行經(jīng)過吸收性介質(zhì)(absorptive medium),這種情況就不一定成立。舉例而言,可以設計實驗將雷射光脈沖送過特殊準備的物質(zhì),使得其群速度大大地超過真空中光速。然而訊號速度總是低于或等于光速,因此超光速通信是不可能。此外也可以將群速度減少到零,將脈沖停住,或者是得到負值的群速度,因為脈沖是以相反方向行進。
函數(shù)ω(k)將ω設為k的函數(shù),被稱為色散關系。如果ω正比于k,則群速度恰等于相速度; 否則,波包在行進中將會逐漸扭曲。這樣的“群速度色散”在光纖中訊號的傳遞,以及短脈沖雷射的設計兩個課題上是個重要的效應。
群速度迥異于相速度的概念是首先由漢彌爾頓(W.R. Hamilton)于1839年提出,這方面完整的處理則出現(xiàn)在瑞利勛爵(Lord Rayleigh)的1877年的著作《聲理論》(Theory of Sound)中。
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