Ausbreitungsgeschwindigkeit

Unter Ausbreitungsgeschwindigkeit, auch Fortpflanzungsgeschwindigkeit genannt, versteht man die Geschwindigkeit, mit der sich die Ausbreitung in einem physikalischen System vollzieht. Zu unterscheiden sind die Phasengeschwindigkeit einer harmonischen Welle und die Gruppengeschwindigkeit einer impulsartigen lokalen Störung (z. B. Knall, Photon). Das bezieht sich auf

• eine physikalische Wirkung, siehe auch retardiertes Potential,
• die Phase einer Welle,
• ein Wellenpaket.

Als vektorielle Feldgröße definiert die Ausbreitungsgeschwindigkeit über einen Richtungsvektor eine Ausbreitungsrichtung, den Wellenvektor.

Ausbreitungsgeschwindigkeit bei Wellen

Der rote Punkt bewegt sich mit Phasengeschwindigkeit und die grünen Punkte mit Gruppengeschwindigkeit.

Für die Geschwindigkeit $v$ einer Welle gilt

$v = \lambda \cdot f\,$.

Dabei ist λ die Wellenlänge und f die Frequenz der Welle.

Für elektromagnetische und akustische Wellen nimmt man für die Licht- bzw. Schallgeschwindigkeit den Buchstaben $c$ (lat. celeritas zu dt. Schnelligkeit) statt $v$.

Die Ausbreitungsgeschwindigkeit in einem Medium ist im Allgemeinen von der Wellenlänge abhängig; siehe Dispersion und Brechzahl. Dann ist die Gruppengeschwindigkeit von obiger Phasengeschwindigkeit zu unterscheiden. Die Schallgeschwindigkeit ist allerdings in vielen Medien über weite Wellenlängenbereiche konstant.