מופע

מופע (או פאזה) הוא התיאור של המצב הרגעי של תופעה מחזורית. המושג משמש בתחומים כמו אופטיקה, חשמל, אקוסטיקה ומכניקה. תופעות מחזוריות מתוארות בדרך־כלל באמצעות גלים, והמופע מראה היכן בתוך המחזור הגל נמצא.

התופעה הפשוטה ביותר היא מתנד הרמוני פשוט, שמתואר בגל סינוסואידי בנקודה קבועה במרחב. אפשר לכתוב זאת כך: x(t) = A sin(2π f t + φ). A היא המשרעת, כלומר גובה התנודה. f היא התדירות, כלומר כמה פעמים המחזור חוזר בשנייה. הזמן של מחזור אחד הוא T = 1/f. φ היא המופע ההתחלתי, המופע בזמן t = 0, ואותו אפשר לקרוא גם כזווית התחלתית.
המופע (2π f t + φ), מודולו 2π, מייצג את המיקום בתוך המחזור במידות של רדיאנים או מעלות. המופע ההתחלתי נקבע על ידי הערך ההתחלתי של x(0). בדוגמה של מסה על קפיץ, המופע ההתחלתי נקבע על ידי ההעתק ההתחלתי של המסה.
מופע הוא שקול להשהייה בזמן של הגל. למשל, ההשהייה של רבע מחזור שקולה לשינוי מופע של −π/2.

הפרש המופע בין שני גלים סינוסואידיים באותה תדירות הוא ההפרש בין φ שלהם. אם ההפרש הוא אפס, הגלים בפאזה (in phase). אם ההפרש הוא 180° (π רדיאנים), הם באנטי‑פאזה (opposite phase).
במקרה של שני גלים עם אותה משרעת ותדירות, סכומם הוא גם גל סינוסואידי באותה התדירות. המשרעת של הסכום נקבעת על ידי הפרש המופע בלבד:
A sin(2π f t + φ1) + A sin(2π f t + φ2) = 2A cos((φ2−φ1)/2) sin(2π f t + (φ1+φ2)/2).
כאשר הגלים בפאזה מתרחשת התאבכות בונה, והמשרעת של הסכום יכולה להיות פעמיים A. כאשר הם באנטי‑פאזה מתרחשת התאבכות הורסת והמשרעת של הסכום יכולה להתאפס.

קוהרנטיות היא היכולת של גלים לשמור על הפרש מופע קבוע ביניהם לאורך זמן. לשם כך על הגלים להיות בעלי אותה תדירות בדיוק. במיקרה של אופטיקה, מקור קוהרנטי מקרין גלים באותה תדירות ובמופע התחלתי קבוע. במקור לא קוהרנטי הפרש המופע בין הגלים משתנה בצורה אקראית.

מופע (או פאזה) אומר איפה בגל אנחנו בתוך המחזור שלו. המילה חשובה כשמדברים על גלים.

גל פשוט נראה כמו גלים שעולים ויורדים. גובה הגל נקרא משרעת. כמה פעמים הגל חוזר בשנייה נקרא תדירות. נקודת ההתחלה של הגל נקראת מופע התחלתי.
אם מסה קשורה לקפיץ, המופע ההתחלתי נקבע לפי המקום שבו המסה מתחילה לזוז.
מופע יכול להיות כמו להקדים או לעכב את הגל בזמן. לדוגמה, להשהות רבע מחזור משאירה את הגל במקום אחר במחזור.

הפרש המופע הוא המרחק בין נקודות ההתחלה של שני גלים. אם שני גלים מתחילים באותו המקום, הם "בפאזה". הם מתחברים ועושים גל גבוה יותר.
אם הם מתחילים במקום ההפוך, הם "באנטי‑פאזה". הם עלולים לבטל זה את זה.

קוהרנטיות פירושה שגלים שומרים על ההפרש ביניהם קבוע. במקור קוהרנטי, כל הגלים יוצאים באותה תדירות ובאותו מופע התחלתי. אם ההפרש משתנה בכל גל, המקור לא קוהרנטי.