Понятие о фазовой и групповой скорости света. Дисперсия электромагнитных волн.

Дисперсия – зависимость скорости распространения волн от частоты (длины волны). Электромагнитные колебания распространяются в среде, обладающей дисперсией, и обладают двумя различными скоростями распространения:

- фазовой скоростью, т.е. скоростью распространения фазы несущей частоты ;

- групповой скоростью сигнала, состоящего из группы волн ( в нашем случае моделирующего сигнала – кода).

Фазовая скорость зависит от частоты колебаний и равна ,

, с – скорость волн в вакууме, N – число электронов в м³, f – частота в Гц. С фазовой скоростью распространяются немодулированные несущие волны L1 и L2. Модулированные несущие волны имеют сложный частотный спектр. Каждая составляющая спектра распространяется со своей фазовой скоростью. В таких случаях говорят о групповой скорости. Соотношение между групповой и фазовой скоростями распространения электромагнитных колебаний определяется уравнение Рэлея: .

Соответствующие этим скоростям групповой и фазовый показатели преломления связаны между собой соотношением: . Отсюда следует, что , , .

Ионосфера обладает дисперсией для электромагнитных волн, поэтому при фазовых измерениях для вычисления поправок за влияние ионосферы используют фазовый показатель преломления, а при кодовых измерениях – групповой. Фазовый показатель преломления всегда меньше 1, т.е. фазовая скорость в ионосфере больше скорости света в вакууме. Групповая скорость отличается точно на такую же величину от скорости света в вакууме, но в другую сторону.