2).
Фронт падающей волны не плоский, но отличие от плоской волны слабое. Рассмотрим
поле точечного источника (Рис.10.8). Пусть -
расстояние от источника до участка
, где рассматриваются
граничные условия. Если
, то фронт волны почти
плоский. Если дополнительно справедливо
, то на
участке
во второй среде волна пойдет почти
перпендикулярно к границе. Таким образом, на участке
при
амплитуда поля на границе почти постоянна
и выполняются условия применимости для использования (10.44).
10.11. Потенциалы в электродинамике.
1. Часто при решении задач электродинамики, оказывается, удобно перейти от рассмотрения полей к исследованию вспомогательных функций – векторному и скалярному потенциалам. Возьмем уравнения Максвелла в форме
(10.45)
(10.46)
(10.47)
(10.48)
Векторный
потенциал вводится на основе (10.47) определением
. Из (10.45) получаем
(10.48А)
где
произвольная функция координат и времени.
Для сред без дисперсии, когда
,
, уравнение (10.46) приводится к виду
.
Или
. (10.49)
Учитывая
произвольность функции , можно выбрать ее на основе
условия, называемого калибровкой Лоренца:
,
тогда (10.49) приводится к уравнению для векторного потенциала
. (10.50)
Используя уравнение (10.48) и условие калибровки Лоренца, получим уравнение для скалярного потенциала
. (10.51)
Для комплексных амплитуд гармонических
полей получаются равнения
(10.52)
(10.53)
где
- волновое число. Уравнения (10.50),
(10.51) применимы для сред без дисперсии. Уравнения (10.52), (10.53) описывают
не сами поля, а только их комплексные амплитуды (они также описывают фурье –
образы полей), применимы эти уравнения для сред с временной (частотной)
дисперсией при
, но
при отсутствии пространственной дисперсии.
2. Вместо калибровки Лоренца можно использовать другую калибровку.
На основе (10.48) и (10.48А) для среды без дисперсии имеем
. (10.53.А)
Потенциал
выберем так, чтобы имело место уравнение
электростатики
(10.54)
При этом калибровка Кулона следует из (10.53.А)
, (10.55)
при этом получается следующее уравнение для векторного потенциала
, (10.56)
В
уравнения для потенциалов (10.50), (10.51) и (10.54), (10.56) входят
дополнительные неизвестные функции . Для замыкания системы
необходимы уравнения, описывающие
.
3. Вместо уравнений (10.46), (10.48) можно использовать другую их эквивалентную форму
Для
изотропных сред без дисперсии имеется локальная алгебраическая связь . В такой ситуации уравнения для
потенциалов с калибровкой Лоренца имеют вид
.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.