Фазовая скорость электромагнитной волны

В вакууме для электромагнитной волны любой частоты (по крайней мере, в тех диапазонах частот и интенсивностей, которые исследованы) фазовая скорость, измеренная в направлении волнового вектора, всегда равна одной и той же величине — скорости света в вакууме, универсальной константе.

Для волнового уравнения

Любая волна, описываемая волновым уравнением

имеет фазовую скорость С (причем C здесь - какой-то постоянный коэффициент; скорости света этот коэффициент равен в волновом уравнении для электромагнитных волн).

Такой результат получается прямой подстановкой в это уравнение монохроматической волны вида и затем вычислением .

Этот результат верен не только для волнового уравнения на одномерном пространстве (мы его использовали выше лишь для краткости; всё остается совершенно аналогичным при любом количестве производных по координатам в правой части).

По геометрии фронта волны
(поверхности равных фаз)

• плоская волна — плоскости равных фаз перпендикулярны направлению распространения волны и параллельны друг другу;
• сферическая волна — поверхностью равных фаз является сфера;
• цилиндрическая волна — поверхность фаз напоминает цилиндр.

Плоская волна - волна, у которой направление распространения одинаково во всех точках пространства.

Сферическая волна - волна, радиально расходящаяся от некоторой точки (источника) или сходящаяся к ней (к стоку) и имеющая сферические волновые фронты (поверхности равных фаз).

Цилиндрическая волна - волна, радиально расходящаяся от (сходящаяся к) некоторой оси в пространстве или точке на плоскости. В последнем случае эти волны называются также круговыми. Примерами Ц.В. могут служить волны на поверхности воды от брошенного камня или колеблющегося поплавка, электромагнитные или акустические волны, возбуждаемые источниками, расположенными в пространстве, ограниченном, например, двумя плоскопараллельными отражателями.