群速度（Group Velocity）

群速度（Group Velocity）
國立臺南第一高級中學物理科王俊乃老師/國立彰化師範大學物理學系吳仲卿教授責任編輯

當波動經過調變(modulation)或者是封包(envelope)之後，合成波的整體波形，在空間中傳播的速度，稱之為群速度。舉例來說，想像一下，假如將一個石頭丟入非常平靜(still pond)的池塘中，會發生什麼現象呢？

當石頭撞擊水面時，水面上會出現一個圓形區域的水波(a circular pattern of waves)。接下來，這個圓形區域會很快地轉變成數個同心圓環狀的水波傳播出去，擴散出去的的水波稱之為波群(wave group)。波群前進的速度稱之為群速度。

經過分析，每個波群其實是由數個波長不一樣的子波組成的，每個子波的波速也不相同。整體來說，波長比較長的子波，傳播的速率也比較快，但是當它接近波群的前端時(leading edge)，就逐漸地消失了。波長比較短的子波，傳播的速率就比較慢，當它從波群擴散的範圍(trailing boundary)出現(emerge)同時，也就開始逐漸地消失了。

在深水區域，表面的水分子擾動，會形成表面重力波(gravity waves)傳播，就是一個由不同頻率的子波形成的波群，每個子波的波速稱之為像速度(phase velocity)。在大部分的狀況下，像速度比群速度快，但是水分子本身的擾動速率卻遠比像速度小更多。
群速度與像速度是不相同的概念，最早是由 W.R.Hamilton 在 1839 年提出，然後在 1877 年，Rayleigh 在其著作”Theory of Sound”，有完整的交代。

資料來源：

1. http://en.wikipedia.org/wiki/Group_velocity