Распространение волн в диспергирующих средах. Аверина Л.И. - 30 стр.

UptoLike

Составители: 

30
В первом приближении теории дисперсии , когда
(
)
(
)
(
)
(
)
000
0
ω
ω
ω
ω
ω
ω
+
=
ddkkk ,
внутренний интеграл в (3.8) превращается в дельта - функцию , и мы получаем
() ()
[]
tzkjz
d
dk
tAtzu
000
exp, ω
ω
−=
&
.
Видно, что в данном случае волновой пакет распространяется без искажения с
групповой скоростью
1
гр
0
=
ω
ωd
dk
v .
Очевидно, что групповая скорость имеет физический смысл, когда она является
действительной величиной , т.е. когда среда обладает малым поглощением .
Найдём связь между групповой и фазовой скоростями
(
)
λ
λ
ω
d
dv
v
dk
dv
kv
dk
kvd
dk
d
v
ф
ф
ф
ф
ф
гр
=+===
.
Учитывая, что cnvk
ф
ω
ω
=
=
, можно также записать
()
()
1
00
1
гр
00
+=
=
ωω
ω
ωω
ω
ω
d
dn
nc
d
nd
cv
.
                                                30




      В первом приближ ении теории дисперсии, когда

                             k (ω ) = k 0 (ω 0 ) + (dk dω )ω (ω − ω0 ) ,
                                                                 0



внутренний интеграл в(3.8) превра щ а етсявдельта -функц ию , и мы получа ем

                                              dk 
                       u ( z, t ) = A& 0  t −   z  exp[ j (k 0 z − ω0 t )] .
                                              dω 

В идно, что в да нном случа еволновой па кет распростра няется без иска ж ения с
групповой скоростью
                                                        −1
                                               dk 
                                        vгр =      .
                                               dω ω 0
О чевидно, что группова яскоростьимеетфизический смы сл, когда она является
действительной величиной, т.е. когда среда обла да етма лы м поглощ ением.
      Н а йдё м связьмеж ду групповой ифа зовой скоростями

                               dω d kvф  ( )     dvф          dvф
                       vгр =      =     = vф + k     = vф − λ     .
                               dk   dk            dk          dλ
У читы ва я, что k = ω vф = ω n c , мож но та кж еза писа ть

                                                                                 −1
                            d (n ω ) 
                                        −1                      dn  
                    vгр= c                = c   n (ω   ) + ω 0      .
                            dω  ω0
                                                       0
                                                               dω ω0 