Etap określa w której części okresu fali znajduje się lokalizacja fali.
Faza w fali harmonicznej
Na rzecz fali harmonicznej etap 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),
gdz
- 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.
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.
tradertalks 