Signalgeschwindigkeit

Die Signalgeschwindigkeit ist diejenige Geschwindigkeit, mit der sich ein Signal ausbreitet. Ein Signal, also eine Änderung eines Zustandes, kann sich z. B. als Wellenpaket oder auch als Wellenfront ausbreiten. Der Zeitpunkt, an dem für einen bestimmten Ort ein eindeutiges Signal nachgewiesen werden kann, wird dazu benutzt, diese Ausbreitungsgeschwindigkeit zu definieren. Dieser Zeitpunkt unterliegt sowohl der Einschränkung eines guten Signal-Rausch-Verhältnisses als auch einer zugehörigen Unschärferelation und ist somit nicht nur von der Form des Signals, sondern auch von der Signalhöhe abhängig.

Bei elektromagnetischen Wellen, wie beispielsweise Licht, ist die Signalgeschwindigkeit mit der Gruppengeschwindigkeit identisch; ausgenommen den Fall, dass die Welle sich in einem verlustbehafteten Medium ausbreitet. Eine Abweichung der beiden Geschwindigkeiten ist besonders in der Nähe von Absorptionsfrequenzen des Mediums ausgeprägt, siehe zum Beispiel Hertzscher Dipol. Auch beim Tunneleffekt zeigt sich ein ähnliches Verhalten. In diesen Fällen kann die Gruppengeschwindigkeit die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum c übertreffen, aber die Signalgeschwindigkeit - mit der letztlich Information übertragen wird - bleibt stets kleiner oder gleich c. Dies ist der Fall, da das Signal zu jedem Zeitpunkt, hätte es sich im Vakuum ausgebreitet, früher eine Information detektieren lässt, da es nicht abgeschwächt wurde und somit zu jedem Zeitpunkt stärker wäre als das abgeschwächte.

siehe auch: Phasengeschwindigkeit, Dispersion

Literatur

• Léon Brillouin: „Wave propagation and group velocity“, Academic Press Inc., New York, 1960

Weblinks

• gregegan.customer.netspace.net.au - Applet, das Gruppen-, Phasen- und Signalgeschwindigkeit einer Welle verdeutlicht.
• Zur Geschichte der Begriffe bei Sommerfeld, Brillouin, Duke University