표면 및 인터페이스

분산 매체에서 움직이는 파도는 위상 속도와 그룹 속도로 설명됩니다. . 위상 속도는 단일 파장의 파동이 이동하는 속도이며 일반적으로 수중 음파의 경우 초당 약 1.5km입니다. 그러나 빛이나 소리의 펄스는 실제로 모두 다른 속도로 움직이는 파장 범위를 포함합니다. 그룹 속도는 펄스 자체가 움직이는 속도입니다.

최근 몇 년 동안 특정 상황에서 레이저 펄스의 그룹 속도가 진공 상태에서 빛의 속도 (초당 300,000,000 미터)를 초과 할 수 있다는 것이 실험적으로 밝혀졌습니다. 그러나 특수 상대성 이론은 정보, 물질 또는 에너지의 전달을 포함하지 않기 때문에 이러한 실험에서 위반되지 않습니다.

Mobley는 이제 고주파 음파 펄스의 그룹 속도를 약 8 개를 포함하는 작은 챔버를 통해 전송함으로써 5 배까지 증가 할 수 있다고 계산했습니다. 밀리리터의 물과 약 400,000 개의 작은 플라스틱 구체. 이것은 그룹 속도가 진공 상태에서 빛의 속도를 초과한다는 것을 의미합니다. 구체는 직경이 약 0.1mm이고 물-비드 혼합물 부피의 약 5 %를 차지합니다.

속도 증가는 분산 (다른 파장이 다른 위상 속도에서 이동하는 현상)에 의해 발생합니다. 펄스가 혼합물에 들어갈 때 심한 분산을 경험하여 펄스를 구성하는 다른 파장이 매우 다른 속도로 이동합니다. 이것은 맥박의 모양을 바꾸고 맥박 자체가 빛의 속도보다 빠르게 움직일 수 있습니다. 그러나 분산은 또한 펄스의 강도를 크게 감소시킵니다.

Mobley는 PhysicsWeb에 “이러한 속도는 음향 파로 가능해야한다는 사실을 오랫동안 인식 해 왔습니다. 내 작업은 특정하고 매우 단순한 시스템에서 수행 할 수 있으며 극한 조건은 그렇지 않다는 것을 보여줍니다. 필요한.”

Mobley는 현재 미시시피에있는 국립 물리 음향 센터에서 초강력 속도를 관찰하기위한 실험을 계획하고 있습니다. 주요 과제는 신호 대 잡음비를 증가시켜 펄스를 감지 할 수 있도록하는 것입니다. 이는 분산에 의해 강도가 크게 감소 할 것입니다.