发表于《波动杂谈》
tmn_A作者
2年5个月前修改于 2年1个月前IP:广东
932297
6楼

将(1.18)代入(1.1)可得:

\(dT = \frac{1}{2}\rho_1[\sqrt{\frac{\varepsilon_1}{\rho_1}}\frac{i}{2\pi}\int^{\infty}_{-\infty}k[A(k)e^{ik\sqrt{\frac{\varepsilon_1}{\rho_1}}t}-B(k)e^{-ik\sqrt{\frac{\varepsilon_1}{\rho_1}}t}]e^{ikx}dk]^2dx = \frac{1}{8\pi^2}\varepsilon_1[\int^{\infty}_{-\infty}ik[A(k)e^{ik\sqrt{\frac{\varepsilon_1}{\rho_1}}t}-B(k)e^{-ik\sqrt{\frac{\varepsilon_1}{\rho_1}}t}]e^{ikx}dk]^2dx\)(1.19)

将(1.18)代入(1.5)可得:

\(dV = \frac{1}{2}\varepsilon_1[\frac{i}{2\pi}\int^{\infty}_{-\infty}k[A(k)e^{ik\sqrt{\frac{\varepsilon_1}{\rho_1}}t}+B(k)e^{-ik\sqrt{\frac{\varepsilon_1}{\rho_1}}t}]e^{ikx}dk]^2dx = \frac{1}{8\pi^2}\varepsilon_1[\int^{\infty}_{-\infty}ik[A(k)e^{ik\sqrt{\frac{\varepsilon_1}{\rho_1}}t}+B(k)e^{-ik\sqrt{\frac{\varepsilon_1}{\rho_1}}t}]e^{ikx}dk]^2dx\)(1.20)

对比发现,(1.19)和(1.20)之间只差了一个积分里的正负号,也就是说,要势能和动能相等,条件是:

\(\int^{\infty}_{-\infty}ik[A(k)e^{ik\sqrt{\frac{\varepsilon_1}{\rho_1}}t}+B(k)e^{-ik\sqrt{\frac{\varepsilon_1}{\rho_1}}t}]e^{ikx}dk = \pm\int^{\infty}_{-\infty}ik[A(k)e^{ik\sqrt{\frac{\varepsilon_1}{\rho_1}}t}-B(k)e^{-ik\sqrt{\frac{\varepsilon_1}{\rho_1}}t}]e^{ikx}dk\)(1.21)

我们先看取正号的情况,将积分里两项拆开,移项,有:

\(\int^{\infty}_{-\infty}ik[B(k)e^{-ik\sqrt{\frac{\varepsilon_1}{\rho_1}}t}]e^{ikx}dk = 0\)(1.22)

使用傅里叶变换的导数性质,有:

\(2\pi b'(x-\sqrt{\frac{\varepsilon_1}{\rho_1}}t) = 0\)(1.23)

其中B(k)是b(x)的像函数。

那么取t=0,有:

\(b'(x) = 0\)(1.24)

即\(b(x) = C\)(1.25)

而,数学上,由傅里叶变换的条件,即函数必须绝对可积,则C只能取0,物理上,一般认为无穷远处无波动,或者说波动需要无穷长的时间传播,C取0。所以,我们有:

\(b(x) = 0,B(k) = 0\)(1.26)

同理,取负号时:

\(a(x) = 0,A(k) = 0\)(1.27)

我们在继续结合初始条件之前,先讨论下(1.26)和(1.27)的物理意义。A和B至少有一个为零,意味着波动仅向一个方向传播,这便是波动中任意一点动能和势能相等的条件。当然,我们还要和初始条件\(\varphi ,\psi\)结合,接下来会讲。



评论
文号 / 932297

百炼成钢
名片专栏发私信
学术分 0
总主题 15 帖总回复 172 楼拥有证书:进士 机友 笔友
注册于 2020/08/28 12:52:17最后登录 2026/10/30 21:53:39
主体类型:个人
所属领域:无
认证方式:手机号
IP归属地:广东

个人简介

辰星引力工作室成员,火箭爱好者,嵌入式爱好者,物理爱好者,还有亚雷斯塔克劳利是我老婆。

笔记
{{note.content}}
{{n.user.username}}
{{fromNow(n.toc)}} {{n.status === noteStatus.disabled ? "已屏蔽" : ""}} {{n.status === noteStatus.unknown ? "正在审核" : ""}} {{n.status === noteStatus.deleted ? '已删除' : ''}}
  • 编辑
  • 删除
  • {{n.status === 'disabled' ? "解除屏蔽" : "屏蔽" }}
我也是有底线的