сверхсветовая скорость

СВЕРХСВЕТОВАЯ СКОРОСТЬ - скорость, превышающая скорость света. Согласно относительности теории, передача любых сигналов и движение материальных тел не может происходить со скоростью, большей скорости света в вакууме с. Однако всякий колебат. процесс характеризуется двумя разл. скоростями распространения: групповой скоростью = и фазовой скоростью, где w п k - частота и волновой вектор волны. u_гр определяет скорость переноса энергии группой волн с близкими частотами. Поэтому в соответствии с принципом относительности u_гр любого колебат. процесса не может превышать с. Напротив, w_фаз, к-рая характеризует скорость распространения фазы каждой монохроматич. составляющей этой группы волн, не связана с переносом энергии в волне. Поэтому она может принимать любые значения, в частности и значения > с. В последнем случае о ней говорят как о С. с.

Простейший пример С. с.- фазовая скорость распространения эл--магн. волн в волноводах. Действительно, эл--магн. волна частоты w распространяется вдоль оси волновода по закону , где k_z - проекция волнового вектора fc на ось волновода z. Волновой вектор fc связан с частотой со соотношением k² = w²/с², где, а - проекция волнового вектора k на поперечное сечение волновода z = const. Тогда w_фаз волны вдоль оси волновода

будет больше с, a

меньше с.

Приведём ещё один пример существования С. с. Если вращать электронный пучок с помощью соответствующей электронной пушки вокруг нек-рой оси с угл. скоростью, то линейная скорость пятна от пучка электронов на достаточно больших расстояниях R от оси может стать больше скорости света. Однако перемещение электронного пятна от пушки по окружности радиуса R₀ со скоростью эквивалентно перемещению в пространстве фазы пучка. Энергия пучка при этом переносится в радиальном направлении и скорость переноса не может стать больше с.

При распространении сигнала в среде с показателем преломления п волновой вектор fc эл--магн. волны и её частота удовлетворяют соотношению В этом случае u_фаз = с/п. Для среды с п < 1 и_фаз > с. Пример такой среды - полностью ионизованная плазма ,у к-рой , где е и т - заряд и масса электрона, а N - плотность электронов в плазме. В среде с п > 1 u_фаз = с/п < с. Однако в этом случае возможно реальное движение материальных частиц со скоростью v, большей скорости света в среде (т. е. v > с/п). Движение заряж. частиц с такой скоростью (v > с/п, но v < с!) приводит к возникновению Черенкова - Вавилова излучения.

Лит.: Вайнштейн Л. А., Электромагнитные волны, 2 изд., М., 1988; Гинзбург В. Л., Теоретическая физика и астрофизика, 3 изд., М., 1987; Болотовский Б. М., Быков В. П., Излучение при сверхсветовом движении зарядов, «УФН», 1990, т. 160. в. 6, с. 141. С. Я. Столяров.

   <<      Предметный указатель      >>