fasesnelheid

Fasesnelheid is de snelheid waarmee de fase van een golf zich voortplant. De fase verwijst naar dezelfde toestand van de golf, bijvoorbeeld een golftop, die zich langs een richting beweegt.

Voor een eendimensionale planeergolf met golffrequentie f en golfgetal k geldt: v_p = ω/k, met ω = 2πf en k = 2π/λ. Omdat v_p = ω/k = fλ, is de fasesnelheid ook gelijk aan de frequentie maal de golflengte.

In een niet-dispersief medium is v_p gelijk aan de groep snelheid v_g; in dispersieve media verschillen deze twee snelheden: v_g = dω/dk. De groep snelheid bepaalt de snelheid waarmee de enveloppe van de golf of de modulatie zich voortbeweegt, en daarmee de informatieoverdracht.

Voor licht in vacuüm is v_p = c. In een medium met brekingsindex n(ω) is v_p = c/n(ω). De fasesnelheid kan daardoor groter dan c zijn bij bepaalde frequenties, maar dit impliceert geen superluminale signaaloverdracht, omdat de informatie zich met de groep snelheid voortbeweegt.

Bij materiewellen gelden De Broglie-wetten: ω = E/ħ en k = p/ħ, dus v_p = E/p. Voor relativistische deeltjes is v_p = c^2/v, wat betekent dat de fasesnelheid groter dan c kan zijn, terwijl deeltjes zelf nooit sneller dan licht bewegen.

Toepassingen van het concept zijn onder meer in de optica, fotonica en interferometrie, waar fasesnelheid en dispersie helpen bij de analyse van golven in verschillende media en structuren.