Propagationhastighet

Propagationhastighet är en fysikalisk term som beskriver hur snabbt en våg, signal eller energi sprider sig genom ett medium eller genom vakuum. Denna hastighet är central i studier av optik, akustik, seismologi och kommunikation. Begreppet innefattar flera relaterade hastigheter som kan skilja sig åt beroende på materialets egenskaper och vågens typ.

I allmänhet används två huvudbegrepp: faseshastighet och grupphastighet. Faseshastigheten v_p är förhållandet mellan vågens vinkelhastighet ω och vågtalet k, v_p = ω/k. Grupphastigheten v_g är hur snabbt vågens envelope eller informationsinnehåll fortplantas, v_g = dω/dk. I icke-dispergenta medier är v_p och v_g lika, medan de i dispersiva medier kan skilja sig åt. Vågens hastighet påverkas av mediumets egenskaper som refraktivt index, täthet eller elasticitet.

Exempel. För elektromagnetiska vågor i vakuum är propagationshastigheten den absoluta gränsen c≈299 792 km/s. I ett medium blir hastigheten v=c/n där n är refrindexet. Akustiska vågor har hastigheter som beror på mediet, t.ex. ljud i luft cirka 343 m/s vid 20°C, vatten omkring 1500 m/s och i stål betydligt högre. För en sträng eller kabel ges v av T/μ eller det materiella fibrer och dielektriska egenskaper.

Användningar och betydelse. Propagationhastighet används för att bestämma fördröjningar i kommunikation, tolka seismiska data, analysera akustiska miljöer och designa optiska nätverk. Kunskap om v_p och v_g är särskilt viktig när material är dispersivt eller anisotropt.