群速度
群速度(ぐんそくど、英: group velocity)とは、複数の波を重ね合わせた時にその全体(波束)が移動する速度のことである。
波(波動)の周波数(角振動数)を ω、その波数ベクトルを k とすると分散関係
ω = ω ( k ) {\displaystyle \omega =\omega ({\boldsymbol {k}})}
から、群速度 vg は次のように定義される。
v g = ∂ ω ( k ) ∂ k {\displaystyle {\boldsymbol {v}}_{\mathrm {g} }={\partial \omega ({\boldsymbol {k}}) \over {\partial {\boldsymbol {k}}}}}
群速度はしばしばエネルギーや情報が伝わる速度と考えられている。多くの場合、これは正しく波形が伝わる信号速度と考えることができる。しかし、波が吸収性のある媒質を伝播する場合には、上のことが常に成り立つとは限らない。
1980年までに多くの実験により、レーザー光のパルスの群速度が真空中の光速度を超える速度で特別な物質中を伝播することが確かめられた。だからといって、超光速度の情報伝達はこの場合には不可能である。それは信号の速度は真空中の光速度よりも遅いためである。また、群速度を小さくして0として静止させたり、負の速度としパルスを逆向きに伝播するようにすることができる。しかしながら、これらの場合には光子は媒質中での光速度で伝播を続けている。
位相速度と区別する群速度の概念は1839年にハミルトンにより初めて提案された。1877年にレイリーが Theory of Sound において最初に扱った。