Групповая скорость волн — это скорость движения группы или цуга волн, которые образуют в каждый данный момент времени локализованный в пространстве волновой пакет

На практике мы всегда имеем дело с группой волн. Любая реальная волна отличается от идеальной синусоиды хотя бы тем, что синусоида не ограничивается в пространстве и времени. Любая ограниченная в пространстве и времени синусоидальная волна представляет собой наложение большого количества синусоидальных волн, т. е. пакет. Любое затухающее колебание состоит из множества гармонических колебаний. Таким образом, любая реальная волна представляет собой суперпозицию гармонических волн. Скорость распространения этой волны в среде, которая имеет дисперсию, отличается от фазовой скорости слагаемых волн. Эта скорость и носит название групповой. Распространение волнового сигнала определяется перемещением не какой-нибудь фазы колебаний, а энергии колебаний, которую переносит испускаемая источником группа волн. Излучение всегда имеет некоторый спектральный интервал колебаний. Пакет таких волн с близкими частотами представляется волновой группой, которая имеет блуждающий максимум амплитуды.

Принцип суперпозиции (наложения) волн применяется только для линейных сред, т.е. сред, в которых скорость волны не зависит от ее интенсивности: при распространении в линейной среде одновременно нескольких волн каждая из них распространяется так, как будто другие волны отсутствуют, а результирующее смещение частицы в среде равно геометрической (векторной) сумме смещений, которые получает частица, участвуя в каждом из слагающих волновых процессов.

Исходя из принципа суперпозиции любая волна может быть представлена в виде суммы волн. Например, при разложении в ряд Фурье любая, даже несинусоидальная, волна может быть представлена в виде суммы гармонических волн с различными амплитудами и частотами или гармоник, т.е. в виде волнового пакета или группы волн. Совокупность частот волнового пакета называется спектром частот или просто спектром. Требование линейности среды обусловлено тем, что сигнал при перемещении в ней не изменяет своей формы, так как все синусоидальные или косинусоидальные (гармонические) волны, образующие данный волновой пакет, имеют одинаковые фазовые скорости, равные скорости сигнала.

Простейший пример применения принципа наложения волн – получение группы волн при наложении двух плоских косинусоидальных волн, распространяющихся вдоль оси О х и имеющих близкие частоты и волновые числа,

За скорость распространения этой квазикосинусоидальной волны принимают скорость перемещения точки, в которой амплитуда А имеет какое-либо фиксированное значение, например, А =0 или А = 2А ₀, т.е. эта точка движется по закону . Тогда скорость перемещения точки . Продифференцировав  получим выражение для групповой скорости , которая равная скорости переноса энергии волновым пакетом или группой волн.

Связь между групповой и фазовой скоростью можно определить, учитывая, что фазовая скорость , откуда . Продифференцировав получим . Т.к. , то .= Тогда групповая скорость связана с фазовой соотношением:

Т.е. фазовая v и групповая u скорости для недиспергирующих сред, где скорость v не зависит от длины волны λ (и, следовательно, частоты v) совпадают