Fáze (vlna)

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

${\displaystyle A(\mathbf {r} ,t)=A\sin(\omega t-\mathbf {k} \cdot \mathbf {r} +\varphi _{0})}$,

kde ${\displaystyle \omega \,}$ je úhlová frekvence, ${\displaystyle t\,}$ je čas, ${\displaystyle \mathbf {r} }$ je polohový vektor bodu prostoru, ${\displaystyle \mathbf {k} }$ je vlnový vektor, ${\displaystyle A\,}$ je amplituda charakteristické veličiny vlnění a ${\displaystyle \varphi _{0}}$ je tzv. počáteční fáze (nebo také fázová konstanta).

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

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

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

Obdobně lze harmonické kmitání vyjádřit jako

${\displaystyle A(t)=A\sin(\omega t+\varphi _{0})}$,

kde ${\displaystyle \varphi =(\omega t+\varphi _{0})}$ je fáze kmitu, ${\displaystyle \omega \,}$ je úhlová frekvence a ${\displaystyle \varphi _{0}}$ je počáteční fáze.

Zobrazení fázového posunu na harmonické vlně (nebo u harmonického kmitání).

Pokud máme dvě vlnění s fázemi ${\displaystyle \varphi _{1}}$ a ${\displaystyle \varphi _{2}}$, pak veličina

${\displaystyle \Delta \varphi =\varphi _{1}-\varphi _{2}}$

se nazývá fázový rozdíl (nebo také fázový posun).

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

• Vlnění
• Kmitání

• Obrázky, zvuky či videa k tématu Fáze na Wikimedia Commons