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光学中群速度和相速度的理解与教学探讨

牡丹江教育学院学报 2024年第1期 72-74页

作者：朱骞许子豪朱向冰安徽师范大学物理与电子信息学院安徽芜湖201002

群速度和相速度是物理光学中比较重要的两个概念,对理解光的电磁波波动属性,以及光与物质的相互作用具有重要的意义。文章以图文结合的方式阐述二者的物理意义,简述了二者的区别和联系,以加深对群速度和相速度的理解,并探讨了在大学教... 详细信息

群速度和相速度是物理光学中比较重要的两个概念,对理解光的电磁波波动属性,以及光与物质的相互作用具有重要的意义。文章以图文结合的方式阐述二者的物理意义,简述了二者的区别和联系,以加深对群速度和相速度的理解,并探讨了在大学教学中的创新式教学方法,帮助学生更加容易学会和理解这两个重要的物理概念。

关键词：群速度相速度物理教学

托卡马克无碰撞捕获电子模在时空表象中的群速度

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物理学报 2021年第11期70卷 180-187页

作者：刘朝阳章扬忠谢涛刘阿娣周楚中国科学技术大学核科学技术学院合肥230026 中国科学院磁聚变理论中心合肥230031 四川轻化工大学自贡643000

按照章等[Zhang Y Z, Liu Z Y, Mahajan S M, Xie T, Liu J 2017 Phys. Plasmas 24 122304]发展的漂移波-带状流理论,将多重尺度导数展开法应用到电子漂移动理学方程,零级为描述微观尺度捕获电子模的线性本征模方程,一级为介观尺度受带... 详细信息

按照章等[Zhang Y Z, Liu Z Y, Mahajan S M, Xie T, Liu J 2017 Phys. Plasmas 24 122304]发展的漂移波-带状流理论,将多重尺度导数展开法应用到电子漂移动理学方程,零级为描述微观尺度捕获电子模的线性本征模方程,一级为介观尺度受带状流调制的捕获电子模的包络方程.其中线性本征模方程已经在谢等[Xie T, Zhang Y Z, Mahajan S M, Wu F, He Hongda, Liu Z Y 2019 Phys. Plasmas 26 022503]的研究中被求解,利用该文得到的捕获电子模的本征值和二维模式结构计算包络方程中的群速度.径向群速度由托卡马克磁场的测地曲率贡献,极向群速度来自逆磁漂移速度和法向曲率,它们仅是极向角的函数,后者给出极向角到时间的映射.径向群速度作为时间的函数,其周期在毫秒量级,具有快速过零的特征.这为研究捕获电子模驱动带状流提供了充实的理论基础.

关键词：托卡马克捕获电子模群速度带状流

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原子系统中远失谐脉冲光束对的群速度操控

物理学报 2015年第9期64卷 335-340页

作者：姜其畅刘超刘晋宏张俊香山西大学光电研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室太原030006 山西运城学院物理与电子工程系运城044000

基于远失谐的四波混频过程,在实验上得到了放大的探针光脉冲和产生的共轭光脉冲的同时慢光传输,并通过改变抽运光和探针光之间的双光子失谐实现了群速度的同时操控.首先在连续光模式下,研究了入射探针光和新产生共轭光的增益与单光子失... 详细信息

基于远失谐的四波混频过程,在实验上得到了放大的探针光脉冲和产生的共轭光脉冲的同时慢光传输,并通过改变抽运光和探针光之间的双光子失谐实现了群速度的同时操控.首先在连续光模式下,研究了入射探针光和新产生共轭光的增益与单光子失谐之间的变化关系.随着单光子失谐在一定范围内加大,探针光和共轭光的增益均表现出先增加后减小的变化趋势.在具有增益特性的基础上,分别采用6μs和365 ns探针光脉冲,研究了慢光的延迟时间和双光子失谐的关系.对6μs的探针光,得到探针和共轭光脉冲的最大延迟分别为2.1μs和1.9μs,对应的群速度分别约为0.000119c和0.000132c,相应延迟比分别为0.35和0.32.对365 ns探针光,探针和共轭光脉冲的最大延迟分别为756 ns和670 ns,对应的群速度分别约为0.00033c和0.00037c,相应延迟比提高到2.07和1.83.

关键词：群速度慢光四波混频远失谐

VTI介质地震波群速度三维扩展各向异性线性近似表征

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中国石油大学学报（自然科学版） 2021年第6期45卷 51-59页

作者：梁锴曹丹平孙上饶张佳佳印兴耀中国石油大学(华东)地球科学与技术学院山东青岛266580

根据VTI介质地震波群速度的精确表征,将群速度函数在参考点(ε_(0),δ_(0),γ_(0))处进行一阶Taylor展开的线性化处理,利用雅可比矩阵推导群速度三维扩展各向异性线性近似表征。结果表明:扩展各向异性线性近似表征保持了对各向异性参数... 详细信息

根据VTI介质地震波群速度的精确表征,将群速度函数在参考点(ε_(0),δ_(0),γ_(0))处进行一阶Taylor展开的线性化处理,利用雅可比矩阵推导群速度三维扩展各向异性线性近似表征。结果表明:扩展各向异性线性近似表征保持了对各向异性参数的线性关系,它是弱各向异性近似表征的有效扩展,而弱各向异性近似表征是扩展各向异性线性近似表征的特例;通过调节参考点取值,扩展各向异性线性近似不仅适用于各向异性参数较小的情况,而且也适用于各向异性参数较大的情况,具有较高精度。

关键词： VTI介质扩展各向异性线性近似群速度雅可比矩阵

三相有限延迟型非Fourier介质热力耦合传播模式和群速度

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应用力学学报 2005年第4期22卷 511-516页

作者：张晓敏张培源彭向和重庆大学重庆400044

给出了三相有限延迟型非Fourier介质的热力耦合传播的基本解,得到传播速度及其界限的结论。正值对数温升率相应的基本解表示温度和变形的指数分布形式较一定速度的传播,其传播速度与对数温升率有关;各个对数温升率相应的传播模式的总和... 详细信息

给出了三相有限延迟型非Fourier介质的热力耦合传播的基本解,得到传播速度及其界限的结论。正值对数温升率相应的基本解表示温度和变形的指数分布形式较一定速度的传播,其传播速度与对数温升率有关;各个对数温升率相应的传播模式的总和,不存在恒定的传播速度,而是两个群速度。两个群速度都是有界数集。在热力无耦合情况下,一个群速度蜕化为具有恒定数值的膨胀波速,即第一声速;另一个群速度蜕化为温度波波速。后者也是一个群速度,其上确界为CV型介质温度波速的0.6065倍。

关键词：非Fourier定律三相有限延迟热力耦合温升率群速度

三维TTI介质弹性波相、群速度的近似配方表征法

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石油地球物理勘探 2021年第3期56卷 496-504,518,I0009页

作者：孙上饶梁锴印兴耀曹丹平李坤中国石油大学(华东)地球科学与技术学院山东青岛266580

TTI介质弹性波相速度可以通过求解Christoffel方程得到,其精确式往往比较复杂,难以运用。为此,从Thomsen各向异性参数表征的TTI介质弹性波精确三维相速度表达式出发,利用近似配方法推导了TTI介质qP波和qSV波三维相速度的近似公式;将其代... 详细信息

TTI介质弹性波相速度可以通过求解Christoffel方程得到,其精确式往往比较复杂,难以运用。为此,从Thomsen各向异性参数表征的TTI介质弹性波精确三维相速度表达式出发,利用近似配方法推导了TTI介质qP波和qSV波三维相速度的近似公式;将其代入Berryman的群速度表征中,得到了qP波和qSV波群速度的近似公式。理论分析和数值计算表明,基于近似配方法的相、群速度表达式在一定范围内与精确值吻合较好,能够适用于中强各向异性情况,且Thomsen参数ε与δ越接近,其精度越高;沿TTI介质对称轴方向和垂直对称轴方向的速度误差最小,而与对称轴呈45°方向误差相对较大;在相同各向异性强度下,qP波相、群速度误差一般要小于qSV波。

关键词： TTI介质相速度群速度近似配方法

郯庐断裂带中南段及邻区基于背景噪声的瑞利波群速度层析成像

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地球物理学报 2020年第4期63卷 1505-1522页

作者：顾勤平丁志峰康清清李大虎江苏省地震局南京210014 中国地震局地球物理研究所北京100081 四川省地震局成都610041

本文收集了郯庐断裂带中南段及邻区省属和市县地震台网共261个宽频带地震台站2015年1月至2016年12月间的垂直向连续波形资料,利用长时间序列背景噪声互相关法提取台站对之间的经验格林函数,采用时频分析法提取瑞利面波混合路径频散曲线... 详细信息

本文收集了郯庐断裂带中南段及邻区省属和市县地震台网共261个宽频带地震台站2015年1月至2016年12月间的垂直向连续波形资料,利用长时间序列背景噪声互相关法提取台站对之间的经验格林函数,采用时频分析法提取瑞利面波混合路径频散曲线.通过质量控制和严格筛选后得到了15627条路径上的群速度频散曲线,重新构建了郯庐断裂带中南段及邻区瑞利波5~50s、分辨率为0.75°×0.75°的群速度分布图像.分析研究了6个周期的群速度分布图像和3条不同方向的纵向周期剖面,这些图像揭示了郯庐断裂带中南段及邻区地壳上地幔速度结构具有横向分块和纵向成层的非均匀性特征.结果表明,短周期(6s、10s)的群速度分布与地表地质和构造特征密切相关.拥有较厚沉积层的苏北盆地、合肥盆地及河淮盆地等显示为低速,而基岩广泛出露的鲁西隆起、大别-苏鲁造山带、扬子克拉通及华南褶皱系则呈现出大面积的高速异常.随着周期的递增(15s、20s),群速度分布受地表地质构造的影响逐渐弱化.受地壳厚度和莫霍面附近的速度差异影响,大别和苏鲁地区在较长周期(25s、30s)群速度图上表现出相对较低的速度,这可能与这些地方Moho面埋藏较深有关.纵向剖面显示,苏鲁-大别造山带及其高压、超高压变质带不仅在浅地表具有基本相同的地形地貌和构造特征,地壳内也有着极为相似的Rayleigh波群速度分布特征.壳内群速度分布总体上表现为上凸下凹状,形状似一"哑铃".上地壳具有上凸下凹的形态、相比邻区具有较高的群速度值;中地壳低速;下地壳上凸下凹且埋藏较深,反映出具有陆陆碰撞造山的残留山根特征.苏鲁及大别两地自浅地表至上地幔具有相似的Rayleigh波群速度分布不仅为二者被左旋走滑的郯庐带平移错开提供了佐证资料,同时也为郯庐带的形成与演化提供了地震学依据.

关键词：郯庐断裂带中南段噪声成像瑞利面波群速度郯城地震

基于群速度校准的超声导波技术及在复合材料缺陷检测中的应用

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机械工程学报 2012年第20期48卷 8-15页

作者：刘增华余锋祥于洪涛何存富吴斌北京工业大学机械工程与应用电子技术学院北京100124

由于在复合材料板中传播的超声导波具有偏斜效应,使得理论群速度与试验测得的群速度不一致,因此需要对群速度幅值和传播方向进行校准。数值计算复合材料板中超声导波频散方程得到S0模态各个方向的理论相速度频散曲线。运用群速度校准法... 详细信息

由于在复合材料板中传播的超声导波具有偏斜效应,使得理论群速度与试验测得的群速度不一致,因此需要对群速度幅值和传播方向进行校准。数值计算复合材料板中超声导波频散方程得到S0模态各个方向的理论相速度频散曲线。运用群速度校准法则对S0模态群速度幅度和传播方向进行修正。校准后的理论群速度与试验测得的群速度较为吻合。试验中采用频率200 kHz的S0模态对碳纤维复合材料板中的模拟缺陷进行检测。结果显示采用校准后群速度和试验测得的群速度可准确定位缺陷,且具有很好的一致性。因此,采用群速度校准法则可有效提高各向异性复合材料结构中超声导波的缺陷定位和识别能力。

关键词：超声导波群速度偏斜效应复合材料板缺陷检测

涡旋中的简正波相速度、群速度和干涉距离的变化

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声学学报 1998年第1期23卷 39-50页

作者：高天赋陈耀明中国科学院声学研究所北京100080

采用声道相积分近似表示的频散方程，并把涡旋（或水团）的作用认为是对声道的一种扰动，讨论无扰声道、冷核和热核涡旋扰动对声传播特性的影响．根据频散方程的解，给出涡旋中的简正波相速度、群速度和干涉距离与涡旋强度的关系．当平... 详细信息

采用声道相积分近似表示的频散方程，并把涡旋（或水团）的作用认为是对声道的一种扰动，讨论无扰声道、冷核和热核涡旋扰动对声传播特性的影响．根据频散方程的解，给出涡旋中的简正波相速度、群速度和干涉距离与涡旋强度的关系．当平面声波（入射掠角α）向热核涡旋（核心强度BM）的中心推进时，只要sin2α＜BM＜2（1－cosα），则声道创面将出现“双声道现象”，并使简正波相速度和干涉距离发生与冷核涡旋完全不同的异常变化．

关键词：涡旋干涉距离声道海洋简正波相速度群速度