Различия

Показаны различия между двумя версиями страницы.

Ссылка на это сравнение

Предыдущая версия справа и слева Предыдущая версия
Следующая версия
Предыдущая версия
optics:res2.3 [2020/02/07 18:42] – rootoptics:res2.3 [2020/02/10 08:26] (текущий) – root
Строка 6: Строка 6:
 рассмотрим образ рассмотрим образ
  
-$\left[\frac{\partial\mathbf{B}}{\partial t}\right]_{\omega}=\frac{1}{2\pi}\intop_{-\infty}^{\infty}\frac{\partial\mathbf{B}}{\partial t}e^{i\omega t}dt=\frac{1}{2\pi}\intop_{-\infty}^{\infty}\frac{\partial\left(\mathbf{B}e^{i\omega t}\right)}{\partial t}-i\omega\mathbf{B}e^{i\omega t}dt=$ +$$ 
- +\left[\frac{\partial\mathbf{B}}{\partial t}\right]_{\omega}=\frac{1}{2\pi}\intop_{-\infty}^{\infty}\frac{\partial\mathbf{B}}{\partial t}e^{i\omega t}dt=\frac{1}{2\pi}\intop_{-\infty}^{\infty}\frac{\partial\left(\mathbf{B}e^{i\omega t}\right)}{\partial t}-i\omega\mathbf{B}e^{i\omega t}dt= 
-$\frac{1}{2\pi}\left.\left(\mathbf{B}e^{i\omega t}\right)\right|_{-\infty}^{\infty}-\frac{i\omega}{2\pi}\intop_{-\infty}^{\infty}\mathbf{B}e^{i\omega t}dt=0-i\omega\mathbf{B}_{\omega}=-i\omega\mathbf{B}_{\omega}$ +$$ 
- +$$ 
-аналогично для пространственных компонент: +\frac{1}{2\pi}\left.\left(\mathbf{B}e^{i\omega t}\right)\right|_{-\infty}^{\infty}-\frac{i\omega}{2\pi}\intop_{-\infty}^{\infty}\mathbf{B}e^{i\omega t}dt=0-i\omega\mathbf{B}_{\omega}=-i\omega\mathbf{B}_{\omega} 
- +.  
-$\left[div\mathbf{B}\right]_{\mathbf{k}}=\left[\frac{\partial B_{x}}{\partial x}+\frac{\partial B_{y}}{\partial y}+\frac{\partial B_{z}}{\partial z}\right]_{\mathbf{k}}$ +$$ 
- +Аналогично найдём Фурье--образ для: 
-рассмотрим отдельно одну компоненту: +$$ 
- +\left[\text{div} \mathbf{B}\right]_{\mathbf{k}}=\left[\frac{\partial B_{x}}{\partial x}+\frac{\partial B_{y}}{\partial y}+\frac{\partial B_{z}}{\partial z}\right]_{\mathbf{k}}, 
-$\left[\frac{\partial B_{x}}{\partial x}\right]_{\mathbf{k}}=\frac{1}{\left(2\pi\right)^{3}}\intop_{-\infty}^{\infty}\frac{\partial B_{x}}{\partial x}e^{-ik_{x}x}\,dx\,e^{-ik_{y}y}dy\,e^{-ik_{z}z}dz=$ +$$ 
- +но для начала рассмотрим только одно слагаемое: 
-$\frac{1}{\left(2\pi\right)^{3}}\intop_{-\infty}^{\infty}\left(\frac{\partial\left(B_{x}e^{-ik_{x}x}\right)}{\partial x}+ik_{x}B_{x}e^{-ik_{x}x}\right)\,dx\,e^{-ik_{y}y}dy\,e^{-ik_{z}z}dz=$ +$$ 
- +\left[\frac{\partial B_{x}}{\partial x}\right]_{\mathbf{k}}=\frac{1}{\left(2\pi\right)^{3}} 
-$\frac{1}{\left(2\pi\right)^{3}}\left.\left(B_{x}e^{-ik_{x}x}\right)\right|_{-\infty}^{\infty}+\frac{1}{\left(2\pi\right)^{3}}\intop_{-\infty}^{\infty}\left(\frac{\partial\left(B_{x}e^{-ik_{x}x}\right)}{\partial x}+ik_{x}B_{x}e^{-ik_{x}x}\right)\,dx\,e^{-ik_{y}y}dy\,e^{-ik_{z}z}dz=$ +\intop_{-\infty}^{\infty} \intop_{-\infty}^{\infty}\intop_{-\infty}^{\infty} 
- +\frac{\partial B_{x}}{\partial x}e^{-ik_{x}x}\,dx\,e^{-ik_{y}y}dy\,e^{-ik_{z}z}dz= 
-$0+ik_{x}\left(B_{x}\right)_{\mathbf{k}}=ik_{x}\left(B_{x}\right)_{\mathbf{k}}$+$$ 
 +$$ 
 +\frac{1}{\left(2\pi\right)^{3}}\intop_{-\infty}^{\infty}\intop_{-\infty}^{\infty} 
 +\intop_{-\infty}^{\infty}\left(\frac{\partial\left(B_{x}e^{-ik_{x}x}\right)}{\partial x}+ik_{x}B_{x}e^{-ik_{x}x}\right)\,dx\,e^{-ik_{y}y}dy\,e^{-ik_{z}z}dz= 
 +$$ 
 +$$ 
 +\frac{1}{\left(2\pi\right)^{3}}\intop_{-\infty}^{\infty} \intop_{-\infty}^{\infty} 
 +\left.\left(B_{x}e^{-ik_{x}x}\right)\right|_{-\infty}^{\infty} 
 +\,e^{-ik_{y}y}dy\,e^{-ik_{z}z}dz \ + 
 +$$ 
 +$$ 
 +\frac{1}{\left(2\pi\right)^{3}} 
 +\intop_{-\infty}^{\infty}\intop_{-\infty}^{\infty}\intop_{-\infty}^{\infty} 
 +\left(ik_{x}B_{x}e^{-ik_{x}x}\right)\,dx\,e^{-ik_{y}y}dy\,e^{-ik_{z}z}dz= 
 +$$ 
 +$$ 
 +0 \ +ik_{x}\left(B_{x}\right)_{\mathbf{k}}=ik_{x}\left(B_{x}\right)_{\mathbf{k}}  
 +$$ 
 +первое слагаемое зануляется т.к. поле на больших расстояния обращается в ноль.
  
 Складывая, теперь покомпонентно:  Складывая, теперь покомпонентно: 
- +$$ 
-$\left[div\mathbf{B}\right]_{\mathbf{k}}=\left(\nabla\cdot\mathbf{B}\right)_{\mathbf{k}}=\left[\frac{\partial B_{x}}{\partial x}+\frac{\partial B_{y}}{\partial y}+\frac{\partial B_{z}}{\partial z}\right]_{\mathbf{k}}=i\left(\mathbf{k}\cdot\mathbf{B}_{\mathbf{k}}\right)$+\left[\text{div}\mathbf{B}\right]_{\mathbf{k}}=\left(\nabla\cdot\mathbf{B}\right)_{\mathbf{k}}=\left[\frac{\partial B_{x}}{\partial x}+\frac{\partial B_{y}}{\partial y}+\frac{\partial B_{z}}{\partial z}\right]_{\mathbf{k}}=i\left(\mathbf{k}\cdot\mathbf{B}_{\mathbf{k}}\right) 
 +. 
 +$$
  
 совершенно аналогично из покопонентного вычисления совершенно аналогично из покопонентного вычисления
  
-$\left[rot\mathbf{B}\right]_{\mathbf{k}}=\left[\nabla\times\mathbf{B}\right]_{\mathbf{k}}=i\left[\mathbf{k}\times\mathbf{B}_{\mathbf{k}}\right]$ +$$ 
- +\left[\text{rot}\mathbf{B}\right]_{\mathbf{k}}=\left[\nabla\times\mathbf{B}\right]_{\mathbf{k}}=i\left[\mathbf{k}\times\mathbf{B}_{\mathbf{k}}\right] 
-\textemdash{} +. 
- +$$
-$\left[\nabla\times\mathbf{E}\right]_{\omega}=\frac{1}{2\pi}\intop_{-\infty}^{\infty}\left[\nabla\times\mathbf{E}\right]e^{i\omega t}dt=\nabla\times\frac{1}{2\pi}\intop_{-\infty}^{\infty}\mathbf{E}e^{i\omega t}dt=\left[\nabla\times\mathbf{E}_{\omega}\right]$ +
- +
-\textemdash{} +
- +
-$rot\mathbf{E}=-\frac{1}{c}\frac{\partial\mathbf{B}}{\partial t}$ +
-$\mapsto$ $\left[\nabla\times\mathbf{E}_{\omega}\right]=\frac{i\omega}{c}\mathbf{B}_{\omega}$ +
- +
-$rot\mathbf{H}=\frac{4\pi}{c}\mathbf{j}+\frac{1}{c}\frac{\partial\mathbf{D}}{\partial t}$ +
-$\mapsto$ $\left[\nabla\times\mathbf{H}_{\omega}\right]=\frac{4\pi}{c}\mathbf{j}_{\omega}+\frac{i\omega}{c}\mathbf{D}_{\omega}$ +
- +
-$div\mathbf{D}=4\pi\rho$ $\mapsto$ $\left(\nabla\cdot\mathbf{D}_{\omega}\right)=4\pi\rho_{\omega}$ +
- +
-$div\mathbf{B}=0$ $\mapsto$ $\left(\nabla\cdot\mathbf{B}_{\omega}\right)=0$ +
- +
-\textemdash{} +
- +
-$rot\mathbf{E}=-\frac{1}{c}\frac{\partial\mathbf{B}}{\partial t}$ +
-$\mapsto$ $i\left[\mathbf{k}\times\mathbf{E}_{\mathbf{k}}\right]=-\frac{1}{c}\frac{\partial\mathbf{B_{\mathbf{k}}}}{\partial t}$+
  
-$rot\mathbf{H}=\frac{4\pi}{c}\mathbf{j}+\frac{1}{c}\frac{\partial\mathbf{D}}{\partial t}$ +$$ 
-$\mapsto$ $i\left[\mathbf{k}\times\mathbf{H}_{\mathbf{k}}\right]=\frac{4\pi}{c}\mathbf{j}_{\mathbf{k}}+\frac{1}{c}\frac{\partial\mathbf{D}_{\mathbf{k}}}{\partial t}$+\left[\nabla\times\mathbf{E}\right]_{\omega}=\frac{1}{2\pi}\intop_{-\infty}^{\infty}\left[\nabla\times\mathbf{E}\right]e^{i\omega t}dt=\nabla\times\frac{1}{2\pi}\intop_{-\infty}^{\infty}\mathbf{E}e^{i\omega t}dt=\left[\nabla\times\mathbf{E}_{\omega}\right] 
 +.$$
  
-$div\mathbf{D}=4\pi\rho$ $\mapsto$ $i\left(\mathbf{k}\cdot\mathbf{D}_{\mathbf{k}}\right)=4\pi\rho_{\mathbf{k}}$+Тогда окончательно запишем разложение по монохроматическим волнам:
  
-$div\mathbf{B}=0$ $\mapsto$ $\left(\mathbf{k}\cdot\mathbf{B}_{\mathbf{k}}\right)=0$+$$\text{rot}\mathbf{E}=-\frac{1}{c}\frac{\partial\mathbf{B}}{\partial t} \mapsto \left[\nabla\times\mathbf{E}_{\omega}\right]=\frac{i\omega}{c}\mathbf{B}_{\omega} 
 +,$$ 
 +$$ 
 +\text{rot}\mathbf{H}=\frac{4\pi}{c}\mathbf{j}+\frac{1}{c}\frac{\partial\mathbf{D}}{\partial t} \mapsto 
 +\left[\nabla\times\mathbf{H}_{\omega}\right]=\frac{4\pi}{c}\mathbf{j}_{\omega}+\frac{i\omega}{c}\mathbf{D}_{\omega} 
 +,$$
  
-\textemdash{}+$$\text{div}\mathbf{D}=4\pi\rho \mapsto \left(\nabla\cdot\mathbf{D}_{\omega}\right)=4\pi\rho_{\omega} 
 +,$$ 
 +$$ 
 +\text{div}\mathbf{B}=0 \mapsto \left(\nabla\cdot\mathbf{B}_{\omega}\right)=0. 
 +$$
  
-$rot\mathbf{E}=-\frac{1}{c}\frac{\partial\mathbf{B}}{\partial t}$ +Разложение по плоским волнам:
-$\mapsto$ $\left[\mathbf{k}\times\mathbf{E}_{\mathbf{k}\omega}\right]=\frac{\omega}{c}\mathbf{B}_{\mathbf{k}\omega}$+
  
-$rot\mathbf{H}=\frac{4\pi}{c}\mathbf{j}+\frac{1}{c}\frac{\partial\mathbf{D}}{\partial t}$ +$$ 
-$\mapsto$ $\left[\mathbf{k}\times\mathbf{H}_{\mathbf{k}\omega}\right]=-\frac{i4\pi}{c}\mathbf{j}_{\mathbf{k}\omega}+\frac{\omega}{c}\mathbf{D}_{\mathbf{k}\omega}$+\text{rot}\mathbf{E}=-\frac{1}{c}\frac{\partial\mathbf{B}}{\partial t}  
 +\mapsto 
 +i\left[\mathbf{k}\times\mathbf{E}_{\mathbf{k}}\right]=-\frac{1}{c}\frac{\partial\mathbf{B_{\mathbf{k}}}}{\partial t} 
 +,$$ 
 +$$ 
 +\text{rot}\mathbf{H}=\frac{4\pi}{c}\mathbf{j}+\frac{1}{c}\frac{\partial\mathbf{D}}{\partial t}  
 +\mapsto  
 +i\left[\mathbf{k}\times\mathbf{H}_{\mathbf{k}}\right]=\frac{4\pi}{c}\mathbf{j}_{\mathbf{k}}+\frac{1}{c}\frac{\partial\mathbf{D}_{\mathbf{k}}}{\partial t} 
 +,$$ 
 +$$ 
 +\text{div}\mathbf{D}=4\pi\rho  
 +\mapsto 
 +i\left(\mathbf{k}\cdot\mathbf{D}_{\mathbf{k}}\right)=4\pi\rho_{\mathbf{k}} 
 +,$$ 
 +$$ 
 +\text{div}\mathbf{B}=0 \mapsto \left(\mathbf{k}\cdot\mathbf{B}_{\mathbf{k}}\right)=0 
 +. 
 +$$
  
-$div\mathbf{D}=4\pi\rho$ $\mapsto$ $\left(\mathbf{k}\cdot\mathbf{D}_{\mathbf{k}\omega}\right)=-i4\pi\rho_{\mathbf{k}\omega}$+Разложение по плоским и монохроматическим волнам:
  
-$div\mathbf{B}=0$ $\mapsto$ $\left(\mathbf{k}\cdot\mathbf{B}_{\mathbf{k}\omega}\right)=0$+$$ 
 +\text{rot}\mathbf{E}=-\frac{1}{c}\frac{\partial\mathbf{B}}{\partial t} 
 +\mapsto 
 +\left[\mathbf{k}\times\mathbf{E}_{\mathbf{k}\omega}\right]=\frac{\omega}{c}\mathbf{B}_{\mathbf{k}\omega},$$
  
 +$$\text{rot}\mathbf{H}=\frac{4\pi}{c}\mathbf{j}+\frac{1}{c}\frac{\partial\mathbf{D}}{\partial t}
 +\mapsto
 +\left[\mathbf{k}\times\mathbf{H}_{\mathbf{k}\omega}\right]=-\frac{i4\pi}{c}\mathbf{j}_{\mathbf{k}\omega}+\frac{\omega}{c}\mathbf{D}_{\mathbf{k}\omega},$$
 +$$
 +\text{div}\mathbf{D}=4\pi\rho \mapsto \left(\mathbf{k}\cdot\mathbf{D}_{\mathbf{k}\omega}\right)=-i4\pi\rho_{\mathbf{k}\omega},
 +$$
 +$$\text{div}\mathbf{B}=0 \mapsto \left(\mathbf{k}\cdot\mathbf{B}_{\mathbf{k}\omega}\right)=0
 +.$$