Фазовая скорость, групповая скорость и скорость переноса энергии

Введение Движение электромагнитного поля, созданного системой зарядов или электро-магнитной волной, связано с переносом электромагнитной энергии и с перемещением вектора напряженности этого поля. Как известно, напряженность электрического поля числено равна силе, которая действует на единичный положительный точечный заряд, покоящийся в системе отсчета наблюдателя.Напряженность электрического поля перемещается с фазовой скоростью. Поэтому фазовую скорость мы можем назвать скоростью перемещения силовой характеристики этого поля. Скорость переноса энергии характеризует движение энергии электрического или магнитного полей.

Необходимость введения этого понятия возникла из-за широкого использования в радиоэлектронике линий передач энергии и информации с дисперсионными свойствами. Это волноводы, замедляющие структуры, которые используются в электронных приборах СВЧ, в антеннах поверхностных волн, ускорителях и т.д. В физике используется понятие групповой скорости.Групповая скорость это скорость перемещения волнового пакета, т.е. пакета, образованного группой волн. По-скольку электромагнитная энергия сосредоточена в этом пакете, групповая скорость стала интерпретироваться как скорость переноса энергии и начала играть ее роль. Од-нако применение понятия групповой скорости к монохроматической волне приводит к парадоксам.

Мы начнем анализ с изложения доказательства, в котором вводится это понятие. 1.Групповая скорость. Рассмотрим один из вариантов традиционного доказательства, где появляется понятие групповой скорости (см. [1] и т.д.). Пусть на входе линии передачи с дисперсией.