Propagationshastigheten

Propagationshastigheten är den hastighet med vilken en störning, en våg eller en signal sprids genom ett medium eller genom tomrum. Den är central för hur snabbt information och energi överförs i fysikaliska system och varierar beroende av vågtyp och miljö.

I vakuum är propagationshastigheten för elektromagnetiska vågor lika med ljusets hastighet, c, cirka 299 792 kilometer per sekund. I andra medier är hastigheten vanligen lägre och beroende av mediumets elektriska egenskaper, särskilt refraktionsindex n. En enkel modell är v = c / n, där v är hastigheten i mediet. Omvänt är vågens hastighet ofta frekvensberoende i dispersiva medier, vilket innebär skillnader mellan hur olika färger eller frekvenser färdas.

Fasens hastighet och grupphastighet skiljer sig åt i dispersiva medier. Fasens hastighet beskriver hur en enskild vågfas flyttar sig, medan grupphastigheten beskriver hastigheten för ett vågpacket och därmed signaler och energi. Vid dispersion kan grupphastigheten skilja sig mycket från fasens hastighet. I vissa fall kan grupphastigheten överstiga c eller bli negativ utan att bryta relativitet; informationsbäraren begränsas av frontens hastighet, som inte i allmänhet överskrider c i vakuum.

Ljudvågor har sina egna hastigheter som beror på mediumet. Till exempel är ljudhastigheten i torra luft vid 20°C ungefär 343 meter per sekund, medan den är mycket högre i vatten och fast material.

Användningar och begrepp kopplade till propagationshastighet återfinns inom optik, kommunikation och seismologi, och påverkas av materialegenskaper, temperatur och frekvens.