- ベストアンサー
波動方程式と分散関係に関する証明です:
- みんなの回答 (1)
- 専門家の回答
質問者が選んだベストアンサー
球面波と考えられるので球対称の極座標系で書けば △A=∂^2A/∂r^2 です。 A = A0・e^(ikr - iwt) (1) を用いて計算すると △A=A0(ik)^2 (2) 1/c^2 ・∂^2A/∂t^2 に(1)を用いて計算すると 1/c^2 ・∂^2A/∂t^2=1/c^2 ・(- iw)^2 (3) (2)=(3)より k^2=w^2/c^2 これより w=ck 問題では ω = ck となっていますが、wとωのどちらかに統一すべきです。
関連するQ&A
- 波動方程式を満たす証明
波動方程式を満たす証明 u(x,t)=ae^i(ωt-kx+Φ)=ae^(iΦ)e^(iωt)e^(-ikx) 上記の式が2次元の波動方程式を満たす証明を教えてください。
- ベストアンサー
- 物理学
- 波動方程式の導き方
電磁気学に関する質問です。次のように、z方向に伝搬定数βで進行し、角周波数ωで進行する波について E=E0(x,y)exp(jωt-βt)・・・(1) H=H0(x,y)exp(jωt-βt)・・・(2) 直交座標系(x,y,z)における波動方程式と円筒座標系(r,φ,z)における波動方程式を求めたいです。 (1),(2)式をマクスウェルの法則に代入して、x,y,z成分に関する式を求めて、式変形によりEx,Ey,Hx,HyをそれぞれEz,Hzを用いて導く事はできました。その後、どのような計算方法で波動方程式を求めればいいのかわかりません。できるだけ計算過程を詳しく教えていただけないでしょうか?よろしくお願いします。
- ベストアンサー
- 物理学
- 物理学 波動方程式を満たすことを証明
φ(x,t)=kQ(t')/r t'=t-r/c c=|x-x| (xはベクトルです) これが3次元波動方程式を満たすことを証明問題せよ、という問題です。 よろしくお願いいたします。
- 締切済み
- 物理学
- ナブラの計算(波動方程式)
物理電磁気学の波動方程式のナブラの計算 波動方程式 ∇^2 E=ε_0 μ_0 (∂^2 E)/(∂t^2 ) ∇^2=∂^2/(∂x^2 )+∂^2/(∂y^2 )+∂^2/(∂z^2 ) 平面波 E=E_0 e^(i(k・r-ωt)) ik・r =i(k_x x+k_y y+k_z z) 平面波の式を波動方程式に代入すると -k^2 E_0 e^(i(k・r-ωt))=-ω^2 ε_0 μ_0 E_0 e^(i(k・r-ωt)) となる。 この左辺がどのようにしてこの値になるかを教えてください。よろしくお願いします。
- ベストアンサー
- 物理学
- 波動方程式の解
電磁界の平面波に関する問題で偏微分方程式を 解く必要がでてきたので質問させていただきたいのですが、 ∂^2Ex/∂z^2=εμ∂^2Ex/∂t^2 の波動方程式の解は未定係数法により Ex=Ae^{jωt}e^{jβz}とおいて解くと、 β=ω√(εμ)とし、Ex=Ae^{jβz}となりますが、 これから、もう1つの偏微分方程式 -∂Hy/∂z=ε∂Ex/∂tから、Hyを求めたいのですが、 この偏微分方程式はどのように解いたらいいのでしょうか?答えは、(ω/β)εExとなるそうですが、途中の過程が 分からなくて・・・。 また、最初の偏微分方程式において解の形をA,βを未知数として、Ex=Ae^{jωt}e^{jβz}とおく未定係数法以外の方法で解く手段はあるのでしょうか? よろしければ回答お願いいたします。
- ベストアンサー
- 物理学
- 波動方程式のグリーン関数とフーリエ変換について。
波動方程式のグリーン関数とフーリエ変換について。 非同次波動方程式のグリーン関数を求める過程で次のようなFourier積分, [∞,-∞]dω e^(-iωt)/(ω^2-(ck)^2) を求めるのですが特異点ω=±ckの対処の仕方について疑問があります。 1.そもそもこの積分は定義されるのか。いわゆる主値積分と考えていいのか。 2.参考書には特異点まわりに半径rの小半円をとってr→0の極限をとる方法と、 特異点に微小量iεを加えて特異点をずらす方法がのっています。これらは同じことを 意味するのでしょうか。 3.経路をずらすやり方だと4種類考えられると思うのですがすべて同じ結果になりました。いずれも 小半円の寄与が残ってしまい、特異点をずらす方法の答え(こちらのほうは因果律を見たす解が得ら れました)と一致しません。これは何を意味するのでしょうか。 長々と質問しましたが、よろしくお願いします。
- ベストアンサー
- 数学・算数
- 波動方程式の一般解について
波動方程式を学んでいて、 『波動方程式の一般解を ψ(x)=Ae^kx+Be^(-kx) として長さaの1次元の箱の中にある電子の波動関数を 1/2i・(e^ix-e^(-ix))=sinx を用いて求めよ』 という問題があって自分は違う方法で波動方程式の一般解は ψ(x)=Csin(nπx/a) という結論に達したんですが、 ここで ψ(x)=Ae^kx+Be^(-kx) に 1/2i・(e^ix-e^(-ix))=sinx を適用すると ψ(x)=Csin(nπx/a) になるんでしょうか。もしもそうなのであれば示し方を教えてください。 ちなみにA,B、Cは何れも定数です。 よろしくお願いします。
- ベストアンサー
- 数学・算数
- 波動方程式の解→横波
真空中を伝わる電磁波、E=(E_x,E_y,E_z), H=(H_x,H_y,H_z)には、 ∇×E=-μ∂H/∂t, ∇・E=0, ∇×H=ε∂E/∂t, ∇・H=0 が成り立っている。 (∇^2-εμ∂^2/∂t^2)E=0 の3次元の一般解を求め、波が縦波であるか証明せよ、最後にこの結果から言える物理的現象を記述せよ。 初期条件は書かれていないので、一般解は偏微分方程式を変数分離法で解くとそのまま文字が残って、 E=((A_1)cosω′t+(A_2)sinω′t)×((B_1)cos(ω_1)x+(B_2)sin(ω_1)x)×((C_1)cos(ω_2)y+(C_2)sin(ω_2)y)×((D_1)cos(ω_3)z+(D_2)sin(ω_3)z) となりますが、ここから横波であることを証明するにはどうすればいいのでしょうか? それとも、指数形で答えを出した方が考えやすかったですかね? また、最後の物理現象ですが、「電場と磁場が互いに直交する」ということだと思ったんですが、この解から言えますか? 教えてください。
- ベストアンサー
- 物理学