位相

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位相（いそう、phase）は、波動などの波形や周期的な変動における山や谷といった点の位置・状態をひとつの周期の中に特徴付ける量。周期関数の引数。位相は本質的に抽象的な概念で、物理的に何らかの絶対的な意味を持つものではないが、それはたとえば時間や角度などとして観測されることもある。

概要

たとえば、単振動に由来する正弦波ψ(t) = A sin(ωt + α) が与えられているなら、その位相とは ωt + α のことを意味する。特に t を時刻とするとき、t = 0 における位相 α は初期位相と呼ばれる。あるいは単に、この正弦波の位相は α であるということもある。

円運動は二つの互いに直交する単振動を用いて記述することができるが、それがたとえば、z(t) = (cos(t), sin(t)) と表されるならば、この円上を運動する質点 z の位相はちょうど、z が x 軸の正の部分と成す角度（偏角）として観測されることになる。

また、音声信号のフーリエ変換において、(虚部の実数係数)/(実部の実数係数)のアークタンジェントをとることで得られる角を位相と呼ぶこともある。

正弦波の干渉と位相

振幅 A と波長 ω が同じ正弦波 ψ(t) = A sin(ωt + α) であれば、初期位相のずれがそのまま波のずれとして観測される。もし、全く同じ振幅と波長を持つ波がぶつかったとすると、位相が全く同じであれば二つの波は合成されて、節と腹はそのままで振幅のみが 2 倍になるが、位相が π だけずれたふたつの正弦波がぶつかったのであれば、それぞれが打ち消しあって波が消滅する。

音波の例で言うと、通常のシングルCDには通常のA面曲のトラックの他に、その楽曲のメインボーカル部分のみを抜いたいわゆる「カラオケバージョン」のトラックが入っている場合があるが、その二つをコンピュータ等に取り込み、どちらかのトラックを位相反転（波の上下を反転）させ、二つのトラックを合成するとメインボーカル部分のみを取り出すことが出来る。 これは、それぞれの波形の同じ部分（この場合はメインボーカル部分以外の波形）を打ち消し合うことによって生じるものであり、この現象を利用してヘッドホンのノイズキャンセラー（電車等の騒音を消す機能）や、幹線道路等での騒音を解消するための装置に応用されている。

関連項目

• 振動運動

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出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』2008年4月8日 02:04 版 改訂履歴 Text is available under GNU Free Documentation License.

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