
【電】 phase front
alike; be the same as; in common; same; together
【醫】 con-; homo-
【化】 phase
【化】 wave surface
在波動光學和電磁波理論中,"同相位波面"(Equiphase Wave Surface)是指波傳播過程中相位值相同的點所構成的連續曲面。該概念在分析相幹波源、天線輻射場和波前重建等領域具有核心意義:
相位一緻性
波面上任意兩點間的相位差為零($Deltaphi = 0$),表明這些點振動狀态完全同步。例如,平面波的波前是典型的同相位平面,球面波的等相位面為同心球殼 。
數學描述
對于角頻率為 $omega$ 的簡諧波,波面方程滿足:
$$ phi(mathbf{r}, t) = mathbf{k} cdot mathbf{r} - omega t + phi_0 = text{常數} $$
其中 $mathbf{k}$ 為波矢,$mathbf{r}$ 為位置矢量 。
天線陣列設計
通過控制陣列單元激勵相位,形成特定方向的同相位波面,實現波束賦形(如5G Massive MIMO)。
示例:相控陣雷達通過實時調整相位差,使波面法線指向目标方向。
全息成像技術
利用參考光與物光幹涉記錄同相位波前信息,重建物體三維結構(參見Gabor全息原理)。
相幹光通信
光纖通信中要求接收端光波相位對齊,以提升信號信噪比 。
經典教材
Hecht, E. Optics (5th ed.), Pearson Education. 第7章詳述波前相位特性(ISBN 978-0133977226)
Balanis, C. A. Antenna Theory: Analysis and Design (4th ed.), Wiley. 陣列天線相位控制章節
技術标準
IEEE Std 145-2013 Definitions for Antennas 明确定義輻射波前相位特性
ITU-R P.526建議書 Propagation by Diffraction 涉及波面相位建模
同相位波面的精确控制直接決定波束聚焦能力與能量傳輸效率,是高頻電磁系統(毫米波通信、激光雷達)的核心設計參數。相位誤差超過 $lambda/4$ 時将導緻波前畸變,需通過相位補償算法校正 。
同相位波面是波動傳播過程中的一個重要概念,具體解釋如下:
同相位波面(Phase Front)是指介質中振動相位相同的點所組成的曲面或平面,也稱為等相位面或波陣面。在波的傳播中,同一波面上的所有點具有相同的振動狀态(如同時達到波峰、波谷或平衡位置)。
同相位波面是波動現象中描述相位同步分布的幾何面,廣泛應用于光學、聲學等領域。如需進一步了解波面傳播的動态過程,可參考惠更斯原理的經典模型。
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