
【电】 phase front
alike; be the same as; in common; same; together
【医】 con-; homo-
【化】 phase
【化】 wave surface
在波动光学和电磁波理论中,"同相位波面"(Equiphase Wave Surface)是指波传播过程中相位值相同的点所构成的连续曲面。该概念在分析相干波源、天线辐射场和波前重建等领域具有核心意义:
相位一致性
波面上任意两点间的相位差为零($Deltaphi = 0$),表明这些点振动状态完全同步。例如,平面波的波前是典型的同相位平面,球面波的等相位面为同心球壳 。
数学描述
对于角频率为 $omega$ 的简谐波,波面方程满足:
$$ phi(mathbf{r}, t) = mathbf{k} cdot mathbf{r} - omega t + phi_0 = text{常数} $$
其中 $mathbf{k}$ 为波矢,$mathbf{r}$ 为位置矢量 。
天线阵列设计
通过控制阵列单元激励相位,形成特定方向的同相位波面,实现波束赋形(如5G Massive MIMO)。
示例:相控阵雷达通过实时调整相位差,使波面法线指向目标方向。
全息成像技术
利用参考光与物光干涉记录同相位波前信息,重建物体三维结构(参见Gabor全息原理)。
相干光通信
光纤通信中要求接收端光波相位对齐,以提升信号信噪比 。
经典教材
Hecht, E. Optics (5th ed.), Pearson Education. 第7章详述波前相位特性(ISBN 978-0133977226)
Balanis, C. A. Antenna Theory: Analysis and Design (4th ed.), Wiley. 阵列天线相位控制章节
技术标准
IEEE Std 145-2013 Definitions for Antennas 明确定义辐射波前相位特性
ITU-R P.526建议书 Propagation by Diffraction 涉及波面相位建模
同相位波面的精确控制直接决定波束聚焦能力与能量传输效率,是高频电磁系统(毫米波通信、激光雷达)的核心设计参数。相位误差超过 $lambda/4$ 时将导致波前畸变,需通过相位补偿算法校正 。
同相位波面是波动传播过程中的一个重要概念,具体解释如下:
同相位波面(Phase Front)是指介质中振动相位相同的点所组成的曲面或平面,也称为等相位面或波阵面。在波的传播中,同一波面上的所有点具有相同的振动状态(如同时达到波峰、波谷或平衡位置)。
同相位波面是波动现象中描述相位同步分布的几何面,广泛应用于光学、声学等领域。如需进一步了解波面传播的动态过程,可参考惠更斯原理的经典模型。
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