Faza fali

Faza fali – faza drgań punktu ośrodka, w którym rozchodzi się fala.

Faza określa w której części okresu fali znajduje się punkt fali.

Faza w fali harmonicznej

Dla fali harmonicznej faza jest wyrażona w radianach.

Jednowymiarowa fala harmoniczna (np. fala płaska w przestrzeni) w jednorodnym ośrodku opisywana jest równaniem

$y(t,z)=A \sin(\omega t - k z + \varphi)\,$

gdzie:

• A – amplituda fali
• ω – częstość fali
• t – czas
• k – wektor fali
• z – współrzędna położenia
• y – miara odchylenia od stanu równowagi
• φ – faza początkowa w chwili t = 0 i w położeniu z = 0

W chwili t, w punkcie o współrzędnej z fala ma fazę

$\varphi(t,z)= \omega t - k z + \varphi \mod 2 \pi$

Kąt fazowy

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

Dla sygnału:

y(t) = A sin(ωt + ψ)

kątem fazowym jest wartość ωt+ψ. Niekiedy w powyższym równaniu używa się funkcji cosinus, pamiętając, że $\sin \alpha = \cos ({\pi \over 2} - \alpha)$.

W przypadku dwóch funkcji o tej samej częstotliwości

y₁ = A₁ sin(ωt + ψ)

y₂ = A₂ sin(ωt + ψ + φ)

wielkość φ nazywana jest przesunięciem fazowym między sygnałami y₁ a y₂.

W ogólnym przypadku, amplitudy sygnałów A₁ i A₂ mogą być różne.

Definicja przesunięcia fazowego

Przesunięcie fazowe

Przesunięcie fazowe jest to różnica pomiędzy 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 również w jednostkach czasu lub częściach okresu.

Przesunięcie fazowe jest istotnym parametrem w wielu dziedzinach fizyki i techniki. Na przykład

• wpływ wielkości przesunięcia fazowego na obraz interferencyjny pozwala na pomiar odległości
• znajomość przesunięcia fazowego między napięciem a natężeniem prądu elektrycznego umożliwia obliczenie wartości mocy czynnej pobieranej przez dany odbiornik energii elektrycznej.

Zastosowanie w interferometrze

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 fali znacznie ułatwia określenie warunków interferencji.

Zobacz też

• okres
• współczynnik mocy