振盪與簡諧運動

相位

相位告訴你振盪此刻正處於循環的哪個階段:剛開始、正通過中間,還是停在最高點。想像兩個一模一樣的鞦韆都在擺動,一個到達最高點時,另一個正在最低點,我們就說它們「反相」。相位就是回答「我們正處於這段擺動的哪個階段」的一種記帳方式。

精確地說,在 x(t) = A cos(omega t + phi) 中,相位就是餘弦內的整個角度 (omega t + phi)。其中 phi 是相位常數(或稱初相位),由物體在 t = 0 時的位置決定。比較兩個振盪時,它們的相位差告訴你彼此如何對齊:相位差為 0 表示它們一起運動(同相),而相位差為 pi 弧度(即 180 度)則表示它們完全相反(反相)。相位以角度衡量,用弧度或度來表示。

當多個振盪相遇時,相位變得至關重要:兩道波是相加還是相消,完全取決於它們的相位差,同樣的概念也貫穿交流電路與光的干涉。溫和的提醒:即使運動本身只是直線上的來回,相位仍是一個角度。那個角度來自簡諧運動背後的圓周運動圖像。

兩個鐘擺在同一瞬間從相反的兩側放開,它們相差 pi 弧度(180 度),也就是反相:當一個到達最左端時,另一個正在最右端,只要振幅還在,它們就永遠互為鏡像。

相位差告訴你兩個振盪如何對齊:0 表示同步,pi 表示恰好相反。

相位是一個角度(弧度或度),即使是直線運動也一樣;它來自簡諧運動背後的圓周運動圖像,並非物體真的在旋轉。

又称
phase angle相角