Wikipedia - Faza

Wikipedia - kopia Wikipedii, wolnej encyklopedii

Zasugerowano, aby ten artykuł zintegrować z artykułem Kąt fazowy. (dyskusja)

Definicja przesunięcia fazowego

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

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

[edytuj] Fali harmonicznej

Dla fali harmonicznej faza jest wyrażona w radianach.

W najprostszym przypadku fali harmonicznej w jednorodnym i jednowymiarowym ośrodku, położenie punktu jest opisane równaniem:

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

gdzie:

A – amplituda fali,
ω – częstość fali,
t – czas,
k – wektor fali
z – współrzędna położenia
y – wielkość ulegająca falowaniu

W czasie (t), w punkcie o współrzędnej (z) fala ma fazę

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

Jeżeli, do punktu docierają dwie fale, to nakładają się i w najprostszym przypadku dwóch fal o jednakowej częstości i liczbie falowej oraz jednakowych amplitudach:

$y(t)=A\cdot \sin(\omega\cdot t - k\cdot z + \phi_1)+ A\cdot \sin(\omega\cdot t - k\cdot z + \phi_2)$

Co odpowiada:

$y(t)=2A\cdot \sin(\omega\cdot t - k\cdot z + \frac {\phi_1 + \phi_2}{2}) \cdot \cos(\frac {\phi_1 - \phi_2}{2}) = A'\cdot \sin(\omega\cdot t - k\cdot z + \phi_3)$

Dla:

$A' = 2A\cos( \phi_4) \,$

$\phi_3 = \frac{ \phi_1 +\phi_2} 2$

$\phi_4 = \frac{ \phi_1-\phi_2} 2$

Równanie to ma szczególne dwa przypadki:

Gdy $\phi_4 = \frac{ \phi_1-\phi_2} 2 =(2n+1)\frac{\pi}{2} \to A'=0$ – fale wygaszają się

Gdy $\phi_4 = \frac{ \phi_1-\phi_2} 2 =n\pi \to A'=2A$ – fale wzmacniają się

gdzie n jest dowolną liczbą naturalną.

[edytuj] Interferometr

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, z różnej ich fazy początkowej, oznacza to, że zmiana długości drogi fali powoduje zmianę amplitudy. 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