标量形式的三维波动方程
三维波动方程初值问题的解可以通过求解球面波波动方程得到。求解结果可用于推导二维情况的解。
[编辑] 球面波
球面波方程的形式不随空间坐标系统的转动而变化,所以可以将它写成仅与距源点距离
r 相关的函数。方程的
三维形式为:
将方程变形为:
此时,因变量
ru 满足一维波动方程,于是可以利用达朗贝尔行波法将解写成:
其中
F 和
G 为任意函数,可以理解为以速度
c 从中心向外传播的波和从外面向中心传播的波。这类从点源传出的波强度随距点源距离
r 衰减,并且属于
无后效波,可以清晰地搭载
信号。这种波仅在
奇数维空间中存在(原因将在下一小节中详细解释)。幸运的是,我们生活的空间是三维的,所以我们可以清晰地通过声波和电磁波(都属于球面波)来互相交流。
No comments:
Post a Comment