Velocidad de fase y velocidad de grupo

“Es necesario diferenciar entre dos clases de velocidad: la velocidad de fase y la velocidad de grupo.” Es decir, la velocidad con la cual la onda cambia de fase y la velocidad a la que se propaga la onda.” “La velocidad de fase es la velocidad aparente de una fase determinada de onda, por ejemplo, su cresta o punto de máxima intensidad de campo eléctrico. Es aquella con la que cambia una fase de onda, es dirección paralela a la superficie conductora que pueden ser las paredes de una guía de onda. Se determina midiendo la longitud de una onda de determinada frecuencias:” “La velocidad de grupo es la velocidad de un grupo de ondas, es decir, de un pulso. La velocidad de grupo es aquella con la que se propagan las señales de información de cualquier tipo. También, es la velocidad con la que se propaga la energía. Se puede medir determinando el tiempo necesario para que un pulso se propague por determinada longitud de la guía de onda.” “En una guía de onda las velocidades de grupo y de fase tienen el mismo valor en el espacio libre. Sin embargo, si se miden esas dos velocidades con la misma frecuencia, se encuentra que, en general, las dos velocidades no con las mismas. En ciertas frecuencias serán casi iguales y en otras pueden ser muy distintas. Pero sabemos que la velocidad de fase siempre es igual o mayor a la velocidad de grupo y el producto de ambas es igual al cuadrado de la velocidad de propagación en el espacio libre.”
“La velocidad de fase puede ser mayor que la velocidad de la luz. Un principio básico de la física establece que ninguna forma de energía puede viajar a mayor velocidad que la de la luz (TEM) en el espacio libre. Este principio no se viola, porque es la velocidad de grupo y no la se fase la que representa la velocidad de propagación de la energía.” “Como la velocidad de fase en una guía de onda es mayor que su velocidad en el espacio libre, la longitud de onda para determinada frecuencia será mayor en la guía que en el espacio libre. La relación entre la longitud de onda y el espacio libre, en la guía y la velocidad de las TEM en el espacio libre es la siguiente:”

El movimiento de un grupo de ondas de banda estrecha puede considerarse como un tren de onda sinusoidal (línea de puntos azul) con frecuencia central y número de onda, mientras que el envoltorio (línea continua roja) varía lentamente en el espacio y en el tiempo. La velocidad del envoltorio se denomina velocidad de grupo. La variación periódica del envoltorio en el espacio forma numerosos paquetes de ondas. La velocidad de grupo se corresponde con la velocidad de estos paquetes. Desde el punto de vista de la dinámica, la velocidad de grupo tiene una trascendencia física, el ritmo del transporte de energía, que lo hace más importante que la velocidad de fase.