360°. Точка 360° совпадает с точкой 0°; это одна и та же точка, потому что это одновременно конец периода и начало следующего периода
Один период синусоидальной волны — это развертка во времени траектории, которую описывает точка, движущаяся по окружности с постоянной скоростью, за один оборот. Поэтому положение любой точки в пределах одного периода синусоиды можно указывать длиной дуги окружности, отсчитываемой от точки отсчета, принятой за 0°, т.е. в пределах от 0° до 360° (рис. 1.8). Поскольку начало периода принято за 0°, синусоида, возрастая, достигает максимума в точке 90°, затем, убывая, достигает нуля в точке 180°, далее достигает минимума в точке 270° и, возрастая, снова достигает нуля в точке 360°. Положение синусоиды относительно выбранной точки отсчета во времени определяется фазой синусоиды в этой точке.
На слух мы не можем определить фазу звуковой волны, но этот параметр не менее важен, чем амплитуда и частота, по другой причине. Фаза позволяет определить взаимное положение во времени двух синусоидальных волн одинаковой частоты, когда они встречаются, накладываясь друг на друга, и возникает явление, называемое интерференцией волн.
Что происходит при наложении волн друг на друга
Реальные звуки, как мы уже говорили, очень редко представляют собой синусоидальные волны, расходящиеся от одного источника звука: реальные источники излучают звук, энергия которого распределена в определенном спектре частот. Вдобавок к этому звук создается одновременно несколькими источниками, и мы слышим более сложный звуковой сигнал, представляющий собой смесь звуковых сигналов разных источников звука. Для наглядности представьте себе, что в лужу бросили сразу несколько камешков и волны от них, разбегаясь, накладываются друг на друга; в результате на поверхности воды образуется сложная картина волн. Аналогично звуковые волны нескольких источников звука, состоящие из различных комбинаций обертонов, расходятся в пространстве, накладываясь друг на друга и формируя тот звук, который мы слышим в результате.
Рис. 1.9. Интерференция двух синусоидальных волн одинаковых амплитуд и частот, между которыми отсутствует фазовый сдвиг (волны синфазны), приводит к тому, что результирующая волна имеет вдвое большую амплитуду (верхний график). Если фазовый сдвиг составляет 180° (волны противофазны), интерференция приводит к полному взаимному подавлению волн (нижний график); в результате волны полностью исчезают
Когда звуковые волны, встречаясь, накладываются друг на друга, они интерферируют (этот процесс называют также суперпозицией волн). Интерференция может быть как усиливающей, когда в результате наложения волн друг на друга амплитуда результирующей волны становится больше амплитуды исходных волн, так и ослабляющей, когда амплитуда результирующей волны, получившейся в результате наложения волн друг на друга, оказывается меньше амплитуды исходных волн.
Если в точке наложения вершины “горбов” и “впадин” волн совпадают по времени друг с другом, амплитуда суммарной волны становится больше; иными словами, звук становится громче. Если же вершины “горбов” одной волны совпадают с вершинами “впадин” другой волны, то амплитуда суммарной волны снижается и звук становится тише. Если обе волны имеют одинаковую амплитуду, они полностью подавляют друг друга; амплитуда суммарной волны в этом случае оказывается равной нулю, т.е. звук полностью исчезает (рис. 1.9).