Жарықтың топтық жылдамдығы

Тәжірибе жасап жарықтың әр түрлі ортада таралу жылдамдықтарын өлшеп тауып, оларды бір-бірімен салыстыруға болады. Толқындық теория бойынша заттың жарық сындыру көрсеткіші жарықтың вакуумдағы жылдамдығы мен сол заттағы жылдамдығы қатынасына тең. Монохромат толқынның фазалық жылдамдығы (υ) мынаған тең:

(1)

Осы (1) өрнек түрінде бейнеленген жылдамдық мына қатысқа енетін жылдамдықтың дәл өзі болады. Жарықтың толқындық теориясында жарық сындыру көрсеткіші делінетін өрнектегі – берілген ортадағы монохромат жарықтың фазалық жылдамдықтары болады.

Күрделі толқын кәдімгі мөлдер ортада таралғанда оның әрбір монохромат құраушыларының жылдамдықтары әр түрлі, яғни толқынның фазалық жылдамдығы толқынның ұзындығына тәуелді болады. Осындай тәуелділік (дисперсия) білінетін орта дисперсиялаушы орта деп аталады. Бұл жағдайда фазалық жылдамдықпен қатар толқынның топтық жылдамдығы делінетін жылдамдық қарастырылады. Топтық жылдамдық (и) деп жеке монохромат толқындар қосылысу нәтижесінде пайда болған күрделі толқынның тербеліс максимумы таралатын жылдамдық айтылады. Есептеп келгенде бір бағытта таралған толқын ұзындықтары мен таралу жылдамдықтарының мәндері бір-біріне өте жақын екі синуссоидалық толқыннан құралған бір топ толқынның топтық жылдамдығы (и) былай өрнектеледі:

(2)

Мұндағы – толқынның фазалық жылдамдығы, λ – толқын ұзындығы. Егер , яғни λ ұзарғанда артатын болса, онда топтық жылдамдық фазалық жылдамдықтан кем болады; егер болса, яғни λ ұзарғанда кемитін болса, онда топтық жылдамдық фазалық жылдамдықтан артық болады. Егер болса, онда топтық жылдамдық пен фазалық жылдамдық тең болады.