Faza fali

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
(Przekierowano z Kąt fazowy)
Skocz do: nawigacja, szukaj

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]

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:

Aamplituda fali,
\omegaczęstość fali,
tczas,
k – wektor fali,
z – współrzędna położenia,
y – miara odchylenia od stanu równowagi,
\varphi – 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[edytuj]

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

Dla sygnału:

y(t)=A \sin(\omega t + \psi)

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

W przypadku dwóch funkcji o tej samej częstotliwości:

y_1=A_1 \sin(\omega t + \psi)
y_2=A_2 \sin(\omega t + \psi + \varphi)

wielkość \varphi nazywana jest przesunięciem fazowym między sygnałami y_1 a y_2.

W ogólnym przypadku, amplitudy sygnałów A_1 i A_2 mogą być różne.

Przesunięcie fazowe[edytuj]

Definicja przesunięcia fazowego

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

Zastosowanie w interferometrze[edytuj]

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]