Faza fali


Faza fali w encyklopedii

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania

Faza falifaza drgań punktu ośrodka, w którym rozchodzi się fala. Faza określa, w której części okresu fali znajduje się punkt fali.

Faza w fali harmonicznej | edytuj kod

Dla fali harmonicznej faza jest wyrażona w radianach. Jednowymiarowa fala harmoniczna (na przykład fala płaska w przestrzeni) w jednorodnym ośrodku opisywana jest równaniem:

y ( t , z ) = A sin ( ω t k z + φ ) , {\displaystyle y(t,z)=A\sin(\omega t-kz+\varphi ),}

gdzie:

y {\displaystyle y} – miara odchylenia od stanu równowagi, t {\displaystyle t} – czas, z {\displaystyle z} – współrzędna położenia, A {\displaystyle A} amplituda fali, ω {\displaystyle \omega } częstość fali, k {\displaystyle k} – wektor fali, φ {\displaystyle \varphi } – faza początkowa w chwili t = 0 {\displaystyle t=0} i w położeniu z = 0. {\displaystyle z=0.}

W chwili t {\displaystyle t} i w punkcie o współrzędnej z {\displaystyle z} fala ma fazę:

φ ( t , z ) = ( ω t k z + φ ) mod 2 π . {\displaystyle \varphi (t,z)=(\omega t-kz+\varphi )\mod 2\pi .}

Kąt fazowy | edytuj kod

Kąt fazowy sygnału sinusoidalnego jest to kąt będący argumentem funkcji sinus (lub cosinus) opisującej dany przebieg.

Dla sygnału:

y ( t ) = A sin ( ω t + ψ ) {\displaystyle y(t)=A\sin(\omega t+\psi )}

kątem fazowym jest wartość ω t + ψ . {\displaystyle \omega t+\psi .} Niekiedy w powyższym równaniu używa się funkcji cosinus, pamiętając, że sin α = cos ( π 2 α ) . {\displaystyle \sin \alpha =\cos \left({\tfrac {\pi }{2}}-\alpha \right).}

W przypadku dwóch funkcji o tej samej częstotliwości:

y 1 = A 1 sin ( ω t + ψ ) , {\displaystyle y_{1}=A_{1}\sin(\omega t+\psi ),} y 2 = A 2 sin ( ω t + ψ + φ ) {\displaystyle y_{2}=A_{2}\sin(\omega t+\psi +\varphi )}

wielkość φ {\displaystyle \varphi } nazywana jest przesunięciem fazowym między sygnałami y 1 {\displaystyle y_{1}} a y 2 . {\displaystyle y_{2}.}

W ogólnym przypadku amplitudy sygnałów A 1 {\displaystyle A_{1}} i A 2 {\displaystyle A_{2}} mogą być różne.

Przesunięcie fazowe | edytuj kod

Definicja przesunięcia fazowego

Przesunięcie fazowe jest różnicą między wartościami fazy dwóch okresowych ruchów drgających (np. fali lub dowolnego innego okresowego przebiegu czasowego). Ponieważ faza fali zazwyczaj podawana jest w radianach lub w stopniach kątowych, również i przesunięcie fazowe wyrażone jest w tych samych jednostkach. W niektórych przypadkach przesunięcie fazowe może być wyrażone w jednostkach czasu lub częściach okresu.

Przesunięcie fazowe jest istotnym parametrem w wielu dziedzinach fizyki i techniki – na przykład:

Zastosowanie w interferometrze | edytuj kod

W ogólnym przypadku zmiana fazy fal docierających do danego punktu może wynikać z różnej długości dróg fali, różnej prędkości rozchodzenia się w różnych miejscach ośrodka i z różnych faz początkowych. Korzystając z tej zależności, można zbudować interferometr laserowy, który jest w stanie zmierzyć odległości dziesiątek metrów z dokładnością do połowy długości fali (nanometra). Użycie lasera generującego falę o bardzo dokładnie określonej długości znacznie ułatwia określenie warunków interferencji.

Zobacz też | edytuj kod

Na podstawie artykułu: "Faza fali" pochodzącego z Wikipedii
OryginałEdytujHistoria i autorzy