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单列平面简谐波的波形简单,波速u既是相位的传播速度,也是所有峰位的传播速度.若干列平面简谐波叠加后的波形曲线会变得复杂起来,尤其在角频率互异时更是如此.例如两列A,,u相同,ω1,ω2相近的平面简谐波叠加后,所得平面波为
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波形曲线如图7-87所示,同一时刻波的峰位沿x轴的分布周期地呈现波包结构,每一个波包中振幅大小规则排列.将合成波看作振幅为、相位为的平面“简谐波”,那么波包峰位(即波包中心)传播速度和相位传播速度仍然同为u.
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图 7-87
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假若波是色散的,ω1,ω2分别对应不同的u1,u2,或者说对应不同的波数k1,k2,(7.108)式对应地改述为
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将相位和波包中心传播速度分别记为up和ug,则有
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考虑到ω1,ω2相近,k1,k2也必相近,则up=ω1/k1=u1(或up=ω2/k2=u2).
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将波包中心传播速度ug称为群速,无色散时群速等于相速,有色散时群速不等于相速,上例中群速ug=∆ω/∆k.如果合成波包中各个简谐波的波数均在中心k0值附近连续变化,则可以证明,波的群速为
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对深水波,据(7.106)式,可得,便有
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式中up(k0)是波包中心波数k0对应的深水波的相速.
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7.6.4 波的反射
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