Quando si studia la velocità delle onde, o la velocità con cui si muovono le onde, ci sono due tipi distinti che possono essere calcolati, che sono la velocità di fase e la velocità di gruppo. La velocità di fase misura la velocità di una singola onda, mentre la velocità di gruppo misura la velocità di un pacchetto d’onda, o inviluppo. Un pacchetto d’onde è un gruppo di onde che si muovono come una singola unità, e quindi può essere misurato come una singola entità.
La velocità viene calcolata misurando la distanza percorsa in un determinato momento. La misurazione della velocità di fase implica la misurazione della distanza percorsa da una lunghezza d’onda in un periodo di tempo. Una lunghezza d’onda è la distanza dalla cresta, o cima, di un’onda alla cresta dell’onda successiva. Le velocità di fase e le velocità di gruppo non devono essere le stesse in un pacchetto d’onda.
Si possono osservare diverse relazioni tra le velocità di fase e di gruppo. Quando le velocità di fase e di gruppo sono le stesse, ogni onda componente si muove con l’intero pacchetto o la forma d’onda si muove come una singola unità. Se la velocità di fase è uguale alla velocità di gruppo negativa, le onde componenti si muovono nella direzione opposta al pacchetto d’onde.
Le velocità di fase e di gruppo possono anche essere maggiori o minori l’una dell’altra. Le onde con velocità di fase maggiori della velocità di gruppo si muoveranno più velocemente dell’inviluppo. È vero il contrario quando la velocità di gruppo è maggiore. In questo caso, le onde componenti si muovono più lentamente dell’inviluppo completo.
Oltre agli scenari di cui sopra, la velocità di fase o la velocità di gruppo possono essere uguali a zero. Quando ciò accade, le onde componenti o il pacchetto d’onda sono stazionari. Con una velocità di fase pari a zero, il pacchetto d’onde si muove su onde componenti stazionarie. Una velocità di gruppo pari a zero significa che l’inviluppo è fermo e le onde componenti si muovono attraverso di esso.
La velocità di fase sarà diversa per i diversi tipi di supporto. Questo perché le proprietà del mezzo giocano un ruolo, quindi le onde luminose, le onde sonore e le onde in diversi liquidi possono reagire in modo diverso. Inoltre, la frequenza delle onde può avere un effetto diretto sulla velocità di fase, poiché diverse frequenze delle onde di solito viaggiano a velocità diverse. La velocità di fase delle onde può essere misurata anche nel vuoto. Questo deve essere preso in considerazione poiché la permeabilità e la permittività del vuoto avranno un effetto diretto sulle velocità di fase e di gruppo del mezzo da misurare.