Fáze (vlna)

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na: Navigace, Hledání

Fáze vlny je bezrozměrná veličina, která určuje vztah charakteristické veličiny vlny (například výchylky, akustického tlaku nebo magnetické indukce) k danému místu a času a ke stavu charakteristické veličiny vlny v časovém a prostorovém počátku.

Závislost charakteristické veličiny na fázi určuje "tvar" vlny bez ohledu na její šíření. Fáze je parametrem, na kterém závisí časový průběh charakteristické veličiny v pevně daném místě, kterým vlna prochází, resp. prostorové pole charakteristické veličiny pro pevný časový okamžik.

O fázi se hovoří nejen v případě vlnění, ale i při kmitání, kde má tato veličina podobný význam, ale bez prostorové závislosti.

Příklady[editovat | editovat zdroj]

Jako příklad neharmonické vlny lze uvést např. rázovou vlnu. U ní můžeme hovořit o fázi náběhu, ve které se prudce zvyšuje hodnota charakteristické veličiny (např. tlaku u tlakové vlny), o fázi doznívání (přesněji řečeno v obou případech jde o intervaly hodnot fáze jako veličiny) nebo o fázi maxima. Tyto fáze přicházejí do různých míst prostoru v různých časech.


Při postupném rovinném harmonickém vlnění lze vlnu zapsat ve tvaru

A(\mathbf{r},t) = A\sin(\omega t - \mathbf{k}\cdot\mathbf{r} + \varphi_0),

kde \omega \, je úhlová frekvence, t \, je čas, \mathbf{r} je polohový vektor bodu prostoru, \mathbf{k} je vlnový vektor, A \, je amplituda charakteristické veličiny vlnění a \varphi_0 je tzv. počáteční fáze (nebo také fázová konstanta).

Fází vlny je v tomto případě celá veličina \varphi(\mathbf{r},t) = (\omega t - \mathbf{k}\cdot\mathbf{r} + \varphi_0). Počáteční fáze určuje odchylku od rovnovážného stavu v čase t=0 a bodě \mathbf{r}=\mathbf{0}. Pomocí fáze \varphi lze tedy harmonické vlnění vyjádřit jako

A(\mathbf{r},t) = A\sin[\varphi(\mathbf{r},t)]

Fáze je tedy parametr závislosti charakteristické veličiny, kterou je určen sinusový "tvar" vlny.


Obdobně lze harmonické kmitání vyjádřit jako

A(t) = A\sin(\omega t + \varphi_0),

kde \varphi = (\omega t + \varphi_0) je fáze kmitu, \omega \, je úhlová frekvence a \varphi_0 je počáteční fáze.

Fázový rozdíl[editovat | editovat zdroj]

Pokud máme dvě vlnění s fázemi \varphi_1 a \varphi_2, pak veličina

\Delta\varphi = \varphi_1 - \varphi_2

se nazývá fázový rozdíl (nebo také fázový posun).

S fázovým posunem se lze setkat při skládání nebo porovnávání vlnění (nebo také při skládání kmitání).

Související články[editovat | editovat zdroj]