¿Qué es la velocidad de fase?

Cuando se estudia la velocidad de las ondas, o qué tan rápido se mueven las ondas, hay dos tipos distintos que se pueden calcular, que son la velocidad de fase y la velocidad de grupo. La velocidad de fase mide la velocidad de una sola onda, mientras que la velocidad de grupo mide la velocidad de un paquete de onda o envolvente. Un paquete de ondas es un grupo de ondas que se mueven como una sola unidad y, por lo tanto, se pueden medir como una sola entidad.

La velocidad se calcula midiendo la distancia recorrida durante un tiempo particular. Medir la velocidad de la fase implica medir la distancia que se mueve una longitud de onda en un período de tiempo. Una longitud de onda es la distancia desde la cresta, o parte superior, de una ola hasta la cresta de la siguiente ola. Las velocidades de fase y las velocidades de grupo no tienen que ser las mismas en un paquete de ondas.

Se pueden observar varias relaciones diferentes entre las velocidades de fase y de grupo. Cuando las velocidades de fase y de grupo son las mismas, cada onda componente se mueve con el paquete completo, o la forma de onda se mueve como una sola unidad. Si la velocidad de fase es igual a la velocidad de grupo negativa, entonces las ondas componentes se mueven en la dirección opuesta al paquete de ondas.

Las velocidades de fase y grupo también pueden ser mayores o menores entre sí. Las ondas con velocidades de fase mayores que la velocidad del grupo se moverán más rápido que la envolvente. Lo contrario es cierto cuando la velocidad del grupo es mayor. En este caso, las ondas componentes se mueven más lentamente que la envoltura completa.

Además de los escenarios anteriores, la velocidad de fase o la velocidad del grupo pueden ser iguales a cero. Cuando esto sucede, las ondas componentes o el paquete de ondas son estacionarias. Con una velocidad de fase de cero, el paquete de ondas se mueve sobre las ondas componentes estacionarias. Una velocidad de grupo de cero significa que la envoltura está quieta y las ondas componentes se mueven a través de ella.

La velocidad de fase diferirá para los diferentes tipos de medios. Esto se debe a que las propiedades del medio juegan un papel importante, por lo que las ondas de luz, las ondas de sonido y las ondas en diferentes líquidos pueden reaccionar de manera diferente. Además, la frecuencia de las ondas puede tener un efecto directo en la velocidad de la fase, ya que las diferentes frecuencias de las ondas generalmente viajan a diferentes velocidades. La velocidad de fase de las ondas también se puede medir dentro de un vacío. Esto debe tenerse en cuenta, ya que la permeabilidad y la permitividad del vacío tendrán un efecto directo sobre las velocidades de fase y grupo del medio que se está midiendo.