ФОЭ - Теория, часть 2 (1078244), страница 3
Текст из файла (страница 3)
§¢¥áâë© ª®áâàãªâ®à ®¯â¨ç¥áª¨å ¬¨ªà®áª®¯®¢ ¡¡¥ ¢ ª®æ¥ XIX¢. è¨à®ª® ¯®«ì§®¢ «áï ᢮¨¬¨ ᮡá⢥묨 ⥮à¥â¨ç¥áª¨¬¨ ¯à¥¤áâ ¢«¥¨ï¬¨, íª¢¨¢ «¥â묨 ¨¤¥ï¬ ¬¨«ìâ® . 1895£. áâà®®¬ àãá, ¥§ ¢¨á¨¬® ®â ¬¨«ìâ® , à §¢¨« ⥮à¨î, «®£¨çãî £ ¬¨«ìâ®®¢®©, ¨ §¢ « äãªæ¨î S í©ª® «®¬ (®â £à¥ç. á«®¢ \í©ª®"{ ¨§®¡à ¦¥¨¥). áᬮâਬ ¢ ®¯â¨ç¥áª¨ ¥®¤®à®¤®© á।¥ â®ç¥çë© ¨áâ®ç¨ª ᢥâ , ¯®¬¥éñë© ¢ â®çªã M0 ¨ á ¯®¬®éìî ¯à¨æ¨¯ ¥à¬ ¯®áâந¬ á¨á⥬ã«ã祩, ¢ë室ïé¨å ¨§ â®çª¨ 0 ¨ ¯à¨å®¤ïé¨å ¢ à §«¨çë¥ â®çª¨ M ®ªà㦠î饣® ¯à®áâà á⢠. ©¤ñ¬ ¨áâ¨ë¥ ¯ãâ¨íâ¨å «ã祩, â.¥. £¥®¬¥âà¨ç¥áª¨¥ ªà¨¢ë¥,¯® ª®â®àë¬ ®¨ à á¯àáâà ïîâáï, § ⥬¢ëç¨á«¨¬ ¤«ï ª ¦¤®© â®çª¨ M § 票¥äãªæ¨¨ S(x; y; z).®¥¤¨¨¬ ⥯¥àì ¢¬¥á⥠¤àã£ á ¤à㣮¬ â®çª¨ «ãç å, ®â¢¥ç î騥 ª ª®¬ã-â® ®¯à¥¤¥«ñ®¬ã § 票î C äãªæ¨¨ S(x; y; z) ¥ª®â®à®© £¥®¬¥âà¨ç¥áª®© ¯®¢¥àå®áâìî.
DZ®¢¥àå®áâì í⠡㤥⠯« ¢®©, ¥¯à¥à뢮©. ï¥âáï ¥ª®â®àë¬ ¢®«®¢ë¬ äà®â®¬. ®¥¤¨¨¬,¤ «¥¥, ᢮¥© £¥®¬¥âà¨ç¥áª®© ¯®¢¥àå®áâìî â®çª¨ «ãç å, ®â¢¥ç î騥 ¤à㣮¬ã ¡¥áª®¥ç® ¡«¨§ª®¬ã § 票î C +S äãªæ¨¨ S(x; y; z),£¤¥ S { ¡¥áª®¥ç® ¬ «®.DZ®«ã稬 ⮣¤ ¤à㣮© ¡¥áª®¥ç® ¡«¨§ª¨© ¢®«®¢®© äà®â ¨ â.¤.. ª ¬ë ¬®¦¥¬ ¯®áâநâì æ¥«®¥ ¥¯à¥à뢮¥ ᥬ¥©á⢮ ¢®«®¢ëåäà®â®¢. áᬮâਬ ª ª¨¥-¨¡ã¤ì ¤¢¥ â®çª¨ N ¨ M , «¥¦ 騥 ª ª®¬¨¡ã¤ì ®¤®¬ «ãç¥, ¯¥à¥á¥ª î饬 ®à⮣® «ì® ®¡ äà®â S = C¨ S = C + S, ¯à¨ ¤«¥¦ 騥 à áᬠâਢ ¥¬ë¬ ¢®«®¢ë¬ äà®â ¬. ®£¤ ®¯â¨ç¥áª¨© ¯ãâì ®â१ª¥ NM ¨á⨮£® ¯ã⨫ãç à ¢¥ n: l, £¤¥ l { ¤«¨ ®â१ª NM , n { ¯®ª § â¥«ì ¯à¥«®¬«¥¨ï áà¥¤ë ¢â®çª¥ N .
®£« á® ®¯à¥¤¥«¥¨î í©ª® « , S = n: l ;â ª ª ª ®â१®ª NM , ¯® ¯à¥¤¯®«®¦¥¨î, ¡¥áª®¥ç® ¬ «ë©. «¥¤®¢ ⥫ì®, S = n;l14£¤¥ n { «®ª «ìë© ¯®ª § â¥«ì ¯à¥«®¬«¥¨ï áà¥¤ë ¢ â®çª¥ N . ª¨¬®¡à §®¬, ¯®«ãç ¥¬ á®®â®è¥¨¥:dSdl= n;¢ «¥¢®© ç á⨠ª®â®à®£® á⮨⠯ந§¢®¤ ï äãªæ¨¨ S(x; y; z), ¢§ïâ ï ¢ â®çª¥ N ¯® ¯à ¢«¥¨î l, ¯¥à¯¥¤¨ªã«ï஬㠯®¢¥àå®áâ¨S (x; y; z ) = C .¥ªâ®à £à ¤¨¥â äãªæ¨¨ S(x; y; z), â.¥.¢¥ªâ®àgrad S @S @S @S; ;;@x @y @z¢§ïâë© ¢ â®çª¥ N , ¯à ¢«¥ ¢¤®«ì l. ᫨^l { ¥¤¨¨çë© ¢¥ªâ®à ¤«ï ¯à ¢«¥¨ï l(j^lj =1), â® ¤«ï ¯à®¨§¢®¤®© ¯® ¯à ¢«¥¨î dSdläãªæ¨¨ S(x; y; z), ¢§ï⮩ ¢ â®çª¥ N ¨¬¥¥¬á«¥¤ãîéãî ®¡éãî ä®à¬ã«ã:dS = (l : grad S)dl¨ â ª ª ª ^l jj grad S, â®dS 2= (grad S)2 :dl«¥¤®¢ ⥫ì®, ¯à¨å®¤¨¬ ª á®®â®è¥¨î(grad S)2 = n2 ;á¯à ¢¥¤«¨¢®¬ã ¢ ª ¦¤®© â®çª¥ ¯à®áâà á⢠, ¨«¨ ª ¤¨ää¥à¥æ¨ «ì®¬ã ãà ¢¥¨î ¢ ç áâëå ¯à®¨§¢®¤ëå ¤«ï äãªæ¨¨ í©ª® « . ¯®¤à®¡®¬ ¢¨¤¥ íâ® ãà ¢¥¨¥ § ¯¨áë¢ ¥âáï á«¥¤ãî騬 ®¡à §®¬:@S 2@S 2@S 2++= n2 ;@x@y@z¯®«ã稫¨ ®á®¢®¥ ãà ¢¥¨¥ £¥®¬¥âà¨ç¥áª®© ®¯â¨ª¨ (ãà ¢¥¨¥ í©ª® « , ¨«¨ ãà ¢¥¨¥ ¬¨«ìâ® {àãá ).â® ®¡é¥¥ ãà ¢¥¨¥ á¯à ¢¥¤«¨¢® ¤«ï «î¡®£® ᥬ¥©á⢠«ã祩 ¢«î¡®¬ ®¯â¨ç¥áª®¬ ¯à¨¡®à¥.
í⮬ ¢ ¦®¬ ãà ¢¥¨¨ áãâì ¯®¨á⨥15£à ¤¨®§®£® ¤®á⨦¥¨ï ¬¨«ìâ® : ® á㬥« ©â¨, áä®à¬ã«¨à®¢ âì, ®âªàëâì ¥âਢ¨ «ì®¥ ®¡é¥¥ ¯®«®¦¥¨¥, á¯à ¢¥¤«¨¢®¥ ¤«ï ¢á¥å®¯â¨ç¥áª¨å ¯à¨¡®à®¢.à ¢¥¨¥ í©ª® « ¨¬¥¥â ¡¥áª®¥ç® ¬®£® à¥è¥¨©. ¨§¨ç¥áª¨©á¬ëá« ª ¦¤®£® à¥è¥¨ï á«¥¤ãî騩. DZãáâì ¬ 㤠«®áì ©â¨ äãªæ¨î S = S(x; y; z), ª®â®à ï 㤮¢«¥â¢®àï¥â ãà ¢¥¨î í©ª® « .
DZ®áâந¬ ¤«ï ¥ñ ᥬ¥©á⢮ ¢®«®¢ëå ¯®¢¥àå®á⥩ S(x; y; z) = C , £¤¥C { ¯à®¨§¢®«ì ï ¯®áâ®ï ï, ¥¯à¥à뢮 § ¯®«ïî饥 âàñ嬥஥¯à®áâà á⢮. ® ï¥âáï ®¤¨¬ ¨§ ¢®§¬®¦ëå ᥬ¥©á⢠¢®«®¢ëåäà®â®¢ ¢ ¤ ®© ®¯â¨ç¥áª¨ ¥®¤®à®¤®© á।¥.¥¬¥©á⢮ ®âà⮣® «ìëå ª ¨¬ ªà¨¢ëå «¨¨© ¤ ñâ ¢®§¬®¦®¥¥¯à¥à뢮¥ ᥬ¥©á⢮ «ã祩. ª¨¬ ®¡à §®¬, ¤«ï ª ¦¤®£® à¥è¥¨ïS = S (x; y; z ) ¨¬¥¥¬ ᢮ñ ᥬ¥©á⢮¬ ¢®«®¢ëå äà®â®¢ ¨ ᮮ⢥âáâ¢ãî饥 ¥¬ã ᥬ¥©á⢮ ®¯â¨ç¥áª¨å «ã祩.2.3. ®«®¢ ï ⥮à¨ï ॥«ï ¢ ¯à¨¡«¨¦¥¨¨ ª®à®âª¨å¤«¨ ¢®«¥®¬¥âà¨ç¥áª ï ®¯â¨ª ï¥âáï £àã¡®© ¯à¨¡«¨¦ñ®© ⥮ਥ©á¢¥â .
¥© ¥ ãç¨âë¢ îâáï ¨â¥àä¥à¥æ¨®ë¥ ¨ ¤¨äà ªæ¨®ë¥ ®¯â¨ç¥áª¨¥ ¥¨ï, ª®â®àë¥ ¤¥¬®áâà¨àãîâ ॠ«ìë¥ ®¯â¨ç¥áª¨¥ ¢®«ë, ¢ ⮬ ç¨á«¥ ¨ ¢ ®¯â¨ç¥áª¨å ¯à¨¡®à å.DZà ¢¨«ìãî 䨧¨ç¥áªãî ¢®«®¢ãî ⥮à¨î ᢥ⠢ ç «¥ XIX¢.à §¢¨«¨ £ ¨ ॥«ì, ¢ ®á®¡¥®á⨠¯®á«¥¤¨©, á®§¤ ¢è¨©, ¢ ç áâ®áâ¨, ®ç¥ì ¯«®¤®â¢®àãî ⥮à¨î ¤¨äà ªæ¨¨ á \§® ¬¨ ॥«ï".â ¤¨äà ªæ¨® ï ⥮à¨ï ॥«ï, ®¤ ª®, ¯à¨¡«¨¦ñ ï. ᢮¥© ¯®«®© ¢®«®¢®© ⥮ਨ ॥«ì ¯à¥¤¯®« £ «, çâ® ¢®§¬ã饨¥®¯â¨ç¥áª®© ¢®«ë å à ªâ¥à¨§ã¥âáï ¯à®áâ® ¥ª®â®àë¬ «£¥¡à ¨ç¥áª¨¬ç¨á«®¬ { ᪠«ï஬, ¥ ¢¥ªâ®à®¬, ª ª ¢ ॠ«ì®© ᢥ⮢®© ¢®«¥.DZà ¢¤ , ॥«î ¯à¨ ¤«¥¦ â ¢ ¦ë¥ à ¡®âë ¯® ¯®«ïਧ 樨 ᢥâ (\ä®à¬ã« ॥«ï").
áâ¨ãî ¢¥ªâ®àãî 䨧¨ç¥áªãî ⥮à¨î®¯â¨ª¨ ¤ « ⮫쪮 í«¥ªâ஬ £¨â ï ⥮à¨ï ªá¢¥«« .¬¥á⥠á ⥬, ¬®£¨¥ ®¯â¨ç¥áª¨¥ ¥¨ï ¤®áâ â®ç® å®à®è® ®¯¨áë¢ îâáï ᪠«ïன ®¯â¨ª®© ॥«ï, ¨ ¬ë ᥩç á ¥î § ©¬ñ¬áï.¡®§ 稬 (x; y; z; t) ᪠«ïàãî äãªæ¨î, ®¯¨áë¢ îéãî ®¯â¨ç¥áªãî ¢®«ã. ®¯â¨ç¥áª¨ ¥®¤®à®¤®© á।¥, å à â¥à¨§ã¥¬®© ¯¥à¥¬¥ë¬ ¯®ª § ⥫¥¬ ¯à¥«®¬«¥¨ï n (x; y; z), ¢®«®¢ ï äãªæ¨ï 㤮¢«¥â¢®àï¥â ¢®«®¢®¬ã ãà ¢¥¨î:@2 @2 @2 1 @2+ += 0;@x2 @y2 @z 2 u2 @t2£¤¥ uc = u (x; y; z) { «®ª «ì ï ᪮à®áâì ᢥ⠢ â®çª¥ x; y; z, à ¢ ïn (x; y; z ) .16 áᬮâਬ ⥯¥àì ⮫쪮 áâண® ¯¥à¨®¤¨ç¥áª¨¥ ¢®«ë, å à ªâ¥à¨§ã¥¬ë¥ ¥ª®â®àë¬ ¤ ë¬ ¯¥à¨®¤®¬ ª®«¥¡ ¨© T , ¨«¨ 㣫®¢®© ç áâ®â®© ! = 2T . ª¨¥ ¢®«ë § ¢¨á¨â ®â ¢à¥¬¥¨ ¯®á।á⢮¬ ¯à®á⮣®£ ମ¨ç¥áª®£® ¬®¦¨â¥«ïi!te;£¤¥ i { ¬¨¬ ï ¥¤¨¨æ (®¡à â¨â¥ ¢¨¬ ¨¥ § ª ¬¨ãá ¢ ¯®ª § ⥫¥ íªá¯®¥âë, ª®â®àë© ãá«®¢¨«¨áì ¡à âì ¢á¥£¤ ¨¬¥® â ª¨¬ ¢ä¨§¨ç¥áª®© «¨â¥à âãà¥). ª¨¬ ®¡à §®¬, ¤«ï áâண® ¯¥à¨®¤¨ç¥áª®£® à¥è¥¨ï ¬®¦® ¯®«®¦¨âì, çâ® (x; y; z; t) = e i!t (x; y; z) :DZ®¤áâ ¢¨¬ íâã äãªæ¨î ¢ ¯à¨¢¥¤ñ®¥ ¢®«®¢®¥ ãà ¢¥¨¥.
DZ®«ã稬 ⮣¤ ãà ¢¥¨¥:@2@x2222+ @@y2 + @@z2 + !u2 = 0;ª®â®à®¥ ⮦¥ §ë¢ îâ ¢®«®¢ë¬. 㤥¬ §ë¢ âì ¥£® §¤¥áì \¥¢à¥¬¥ë¬ ¢®«®¢ë¬ãà ¢¥¨¥¬" .¥«¨ç¨ !u §ë¢ ¥âáï «®ª «ìë¬ ¢®«®¢ë¬ ç¨á«®¬: k = !u ; «®ª «ì ï2¤«¨ ¢®«ë á¢ï§ á í⨬ ¢®«®¢ë¬ ç¨á«®¬ á®®â®è¥¨¥¬ k = . ª¨¬ ®¡à §®¬,2 u(x; y; z) = 1 u (x; y; z) ; (x; y; z ) =!£¤¥ = T1 { ç áâ®â à áᬠâਢ ¥¬ëå áâண® ¯¥à¨®¤¨ç¥áª¨å ¢®«. áᬮâਬ ⥯¥àì ®á®¡¥® ¢ ¦®¥ ¢ ¤¨äà ªæ¨®®© ⥮ਨ ॥«ï ¯à¨¡«¨¦¥¨¥ ª®à®âª¨å ¢®«, â.¥. ¯®á¬®âਬ, ¢ ª ªãî ⥮à¨î ¯¥à¥å®¤¨â áâண ï ¢®«®¢ ï ⥮à¨ï ¢ í⮬ á«ãç ¥.
DZਠk ! 1 ( ! 0)à¥è¥¨¥ ¥¢à¥¬¥®£® ¢®«®¢®£® ãà ¢¥¨ï ¬®¦® ¨áª âì ¢ á«¥¤ãî饬 ¢¨¤¥:(x; y; z) = eik S(x;y;z) ;£¤¥ S { ¥ª®â®à ï ¬ ¥ ¨§¢¥áâ ï ®¢ ï äãªæ¨ï ¨ £¤¥ k0 = !c {§ 票¥ ¢®«®¢®£® ç¨á« ¤«ï ¯ãáâ®âë ¤«ï à áᬠâਢ ¥¬®© 㣫®¢®©ç áâ®âë ! (k0 ! 1).¨ää¥à¥æ¨àãï ®¤¨ ¨ ¤¢ à § ¯® x , ¨¬¥¥¬ ®ç¥¢¨¤ë¥ á®®â®è¥¨ï:@= ik0 @Seik S ;@x@x0017@2@x22= ik0 @@xS2 eik S0@S 2 ik0Se;@xy ¨ ¤«ï z . ª¨¬k02 «®£¨çë¥ á®®â®è¥¨ï ¨¬¥îâáï ¤«ï¯à¨å®¤¨¬ ª á«¥¤ãî饬ã â®ç®¬ã ãà ¢¥¨î:@2Sik0@x22+ @@yS22+ @@zS2k02"®¡à §®¬, #@S 2@S 2@S 2+ @y + @z + k2 = 0@xª®â®à®¬ã 㤮¢«¥â¢®àï¥â äãªæ¨ï S .DZਠk0 ! 1 ¯¥à¢ë¬ á« £ ¥¬ë¬ ¬®¦® ¯à¥¥¡à¥çì. ®£¤ ¯®«ã稬᫥¤ãî饥 ãà ¢¥¨¥ ¯à¨¡«¨¦¥¨ï ª®à®âª¨å ¢®«:@S 2@S 2@S 2++=@x@y@zâ ª ª ª k = !u = !c n = k0 n .k2k02= n2 ;â ª, ¨áå®¤ï ¨§ ¢®«®¢®£® ãà ¢¥¨ï áâண®© ᪠«ïன ¢®«®¢®©â¥®à¨¨ ॥«ï, ¬ë ¯®«ã稫¨ ¢ ¯à¨¡«¨¦¥¨¨ ª®à®âª¨å ¢®« ®á®¢®¥ãà ¢¥¨¥ £¥®¬¥âà¨ç¥áª®© ®¯â¨ª¨. ª¨¬ ®¡à §®¬, ª ª ¢¨¤¨¬, £¥®¬¥âà¨ç¥áª ï ®¯â¨ª ¯®«ãç ¥âáï ¨§¢®«®¢®© ¢ ¯à¥¤¥«¥ ª®à®âª¨å ¤«¨ ¢®«.2.4 DZà¨æ¨¯ ¨¬¥ì襣® ¤¥©áâ¢¨ï ®¯¥àâî¨.
®«ë¤¥©á⢨ï. ᮢ®¥ ãà ¢¥¨¥ «¨â¨ç¥áª®© ¬¥å ¨ª¨(ãà ¢¥¨¥ ¬¨«ìâ® {ª®¡¨) áᬮâਬ ⥯¥àì ¨§¢¥áâãî § ¤ çã ª« áá¨ç¥áª®© ¬¥å ¨ª¨ ® ¤¢¨¦¥¨¨ ¬ â¥à¨ «ì®© â®çª¨, ¨«¨ ç áâ¨æë ¢ § ¤ ®¬ ¯®â¥æ¨ «ì®¬¯®«¥ ᨫ. 㤥¬ áç¨â âì, çâ® ¬ áá ç áâ¨æë m ¨ çâ® ® ¤¢¨¦¥âáï¢ ¯®«¥ á ¯®â¥æ¨ «®¬ V (x; y; z) . DZਠ«î¡®¬ ¤¢¨¦¥¨¨ á®åà ï¥âáﯮ« ï í¥à£¨ï ç áâ¨æë:2= m2v + V = E = const ;£¤¥ E - ¯®« ï í¥à£¨ï ¤¢¨¦¥¨ï.¢¨¦¥¨¥ ¬ â¥à¨ «ì®© â®çª¨ ¬®¦® ¨§ãç âì á ¯®¬®éìî ¢â®à®£®§ ª® ìîâ® , â.¥.
¬®¦® á®áâ ¢¨âì ¤¨ää¥à¥æ¨ «ì®¥ ãà ¢¥¨¥¤¢¨¦¥¨ï, § ¤ âìáï ®¯à¥¤¥«ñ묨 ç «ì묨 ãá«®¢¨ï¬¨, à¥è¨âì áí⨬¨ ç «ì묨 ãá«®¢¨ï¬¨ ãà ¢¥¨¥ ¤¢¨¦¥¨ï, ¯®áâநâì âà ¥ªâ®à¨î ¨ â.¤. ª ᥩç á ¬ë ¯®áâ㯠âì ¥ ¡ã¤¥¬. ¬¥áâ® í⮣® § ©¬ñ¬áï § ¤ 祩 ®âë᪠¨ï áà §ã ¢á¥å ¢®§¬®¦ëå âà ¥ªâ®à¨© 襩 ç áâ¨æë ¢T +V18âàñ嬥஬ ¯à®áâà á⢥, ¨¬¥® âà ¥ªâ®à¨©, â.¥. £¥®¬¥âà¨ç¥áª¨åªà¨¢ëå, ¯à¥¤áâ ¢«ïîé¨å ᮡ®© £¥®¬¥âà¨ç¥áª¨¥ ¬¥áâ ¯®«®¦¥¨© ¤¢¨¦ã饩áï ¬ â¥à¨ «ì®© â®çª¨ ¢ à §«¨çë¥ ¬®¬¥âë ¢à¥¬¥¨, ª®â®à륮 ¯à®å®¤¨â ¯à¨ ᢮ñ¬ ¬¥å ¨ç¥áª®¬ ¤¢¨¦¥¨¨. éñ ¢ XVIII¢. ä ªâ¨ç¥áª¨ ©«¥à®¬ ¡ë« ©¤¥ ¯à¨æ¨¯, ª®â®à멯®§¢®«ï¥â ¥§ ¢¨á¨¬® ®â ¢â®à®£® § ª® ìîâ® à¥è¨âì 㪠§ ãî§ ¤ çã ® âà ¥ªâ®à¨ïå; ® ¯®«ã稫 §¢ ¨¥ ¯à¨æ¨¯ ®¯¥àâî¨.DZà¨æ¨¯ ®¯¥àâî¨ ¥®¬¥âà¨ç¥áª ï ªà¨¢ ï, ïîé ïáï ¨á⨮© ¬¥å ¨ç¥áª®© âà ¥ªâ®à¨¥© ¬ â¥à¨ «ì®© â®çª¨, ¢ë襤襩¨§ ¤ ®© ç «ì®© â®çª¨ N ¯à®áâà á⢠¨ ¯à¨è¥¤è¥© ¢ ¤ ãîâ®çªã M ¯à®áâà á⢠, ¤«ï ¬ â¥à¨ «ì®© â®çª¨ ¬ ááë m, ¤¢¨¦ã饩áï ¢ § ¤ ®¬ ¯®â¥æ¨ «ì®¬ ¯®«¥ V x; y; z á § ¤ ®© ¯®«®©í¥à£¨¥© E , ®â«¨ç ¥âáï ®â «î¡®© ¤à㣮© ¢®®¡à ¦ ¥¬®© £¥®¬¥âà¨ç¥áª®© ªà¨¢®© «¨¨¨, ¯à®¢¥¤ñ®© ¬¥¦¤ã â®çª ¬¨ N ¨ M , ⥬,çâ® ¤«ï ¥ñ ¤¥©á⢨¥ S , â.¥.