Запаздывающая функция Грина уравнения Даламбера
Запишем уравнение Даламбера:
ð
где , а - источники.
Под понимаем
Под понимаем ,
Т.к. любое поле раскладывается по плоским монохроматическим волнам, то мы будем решение уравнения Даламбера искать в виде:
Значит , где - волновое число.
Тогда:
ð
Т.е. оператор Даламбера переходит в оператор Гельмгольца. Тогда:
(**)
Если источник , тогда решение имеет вид ..
В общем случае можно записать разложение через интеграл Фурье:
Решение (**) можно записать через функцию Грина:
Здесь первое слагаемое – частное решение неоднородного уравнения(представляет большой интерес, т.к. здесь стоят источники поля ). Второе слагаемое – общее решение однородного уравнения.
Функция Грина , тогда:
ð
Мы будем рассматривать случай неограниченного пространства, где:
Временно введём обозначение: , тогда . Функцию Грина можно разложить в интеграл Фурье:
;
Тогда - есть функция Грина уравнения Гельмгольца. Т.е. получается, что фурье-образ функции Грина уравнения Даламбера есть функция Грина уравнения Гельмгольца.
Теперь получим полное выражение для функции Грина уравнения Даламбера:
- это разложение в интеграл Фурье -функции, где
Мы получили разложение функции Грина для уравнения Даламбера. Это запаздывающая функция Грина.
Запаздывающая функция Грина удовлетворяет принципу причинности.
Делаем обратную замену, т.е. и , :
, где
В силу свойства -функции при , тогда решение приобретает физический смысл при .
- точка источника.
- точка наблюдателя.
За какое время дойдёт сигнал из в , если сигнал распространяется со скоростью :
Чтобы информация от источника попала вовремя к наблюдателю нужно, чтобы
В этом и есть физический смысл , для которого удовлетворяется принцип причинности.