Změna fáze odrazu - Reflection phase change

A změna fáze někdy nastane, když a mávat se odráží.^[1][2] K těmto odrazům dochází u mnoha typů vln, včetně světelné vlny, zvukové vlny a vlny na strunách.

Optika

Světelné vlny mění fázi o 180 °, když se odrážejí od povrchu a střední s vyšší index lomu než médium, ve kterém cestují.^[1] Světelná vlna pohybující se ve vzduchu, která se odráží skleněnou bariérou, prochází fázovou změnou 180 °, zatímco světlo se pohybuje ve skle nebude podstoupit fázovou změnu, pokud se odráží hranicí se vzduchem. Z tohoto důvodu jsou optické hranice obvykle specifikovány jako uspořádaný pár (vzduch-sklo, sklo-vzduch); udávající, ze kterého materiálu se světlo pohybuje, respektive do.

"Fáze" je fáze fáze elektrické pole oscilace, ne magnetické pole oscilace (zatímco elektrické pole bude procházet fázovou změnou 180 °, magnetické pole bude procházet fázovou změnou 0 °. Naopak, platí to, když dojde k odrazu na rozhraní s nižším indexem lomu.)^[3] To se také týká téměřnormální dopad - pro p-polarizované světlo odrážející se od skla při pohlédl úhel, za Brewsterův úhel, fázová změna je 0 °.

Fázové změny, ke kterým dochází po odrazu, hrají důležitou roli rušení tenkého filmu.

Zvukové vlny

Zvukové vlny ve vzduchu, ve zkumavce

Zvukové vlny v tělese zažívají fázový obrácení (změna o 180 °), když se odrážejí od hranice se vzduchem.^[2] Zvukové vlny ve vzduchu nezažijí fázovou změnu, když se odrážejí od tělesa, ale vykazují změnu o 180 °, když se odrážejí od oblasti s nižší akustická impedance. Příkladem toho je, když zvuková vlna v duté trubici narazí na otevřený konec trubice. Fázová změna při odrazu je důležitá ve fyzice dechové nástroje.

Struny

Stojící vlny na provázku

A vlna na provázku dojde k 180 ° fázové změně, když se odráží od bodu, kde je řetězec fixován.^[2] Odrazy od volného konce řetězce nevykazují žádnou fázovou změnu. Fázová změna při odrazu od pevného bodu přispívá k tvorbě stojaté vlny na strunách, které produkují zvuk z smyčcové nástroje.

Elektrické přenosové vedení

Odrazy signálů na vodivých vedeních obvykle vykazují fázovou změnu od dopadajícího signálu. Existují dva extrémní případy ukončení: zkrat (uzavřená linka) a otevřený obvod (přerušovaná linka). V obou případech se odráží plná amplituda vlny.

zkrat

Odraz napěťové vlny na vedení zakončeném zkratem je fázově posunutý o 180 °. To je analogické (podle analogie mobility ) na strunu, kde je konec fixován v poloze, nebo zvukovou vlnu v trubici se zablokovaným koncem. Současná vlna na druhé straně není fázově posunutá.

přerušená / otevřená čára

A přenosové vedení ukončený otevřeným obvodem je dvojí případ; napěťová vlna je posunuta o 0 ° a aktuální vlna je posunuta o 180 °.

reaktivní ukončení

Přenosové vedení zakončené čistou kapacita nebo indukčnost způsobí také fázově posunutou vlnu s plnou amplitudou. Napěťový fázový posun je dán vztahem

${ displaystyle varphi = 2 tan ^ {- 1} {Z_ {0} přes X} quad}$^[4]:275

kde

Z₀ je charakteristická impedance linky

X je vnímavost indukčnosti nebo kapacity dané příslušně ωL nebo⁻¹⁄_ωC

L a C jsou, v tomto pořadí, indukčnost a kapacita, a

ω je úhlová frekvence.

V případě reaktivního ukončení bude fázový posun mezi 0 a +180 ° pro induktory a mezi 0 a -180 ° pro kondenzátory. Fázový posun bude přesně ± 90 °, když |X| = Z₀.

Pro obecný případ, kdy je linka ukončena libovolně impedance, Z, odražená vlna je obecně menší než dopadající vlna. Je třeba použít plný výraz pro fázový posun,

${ displaystyle varphi = tan ^ {- 1} left ({ frac {2 sin ( arg Z)} { left ({ frac {| Z |} {Z_ {0}}} - { frac {Z_ {0}} {| Z |}} vpravo)}} vpravo) quad}$^[4]:273

Tento výraz předpokládá, že charakteristická impedance je čistě odporový.

Reference