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将(1.18)代入(1.1)可得:

dT=12ρ1[ε1ρ1i2πk[A(k)eikε1ρ1tB(k)eikε1ρ1t]eikxdk]2dx=18π2ε1[ik[A(k)eikε1ρ1tB(k)eikε1ρ1t]eikxdk]2dx(1.19)

将(1.18)代入(1.5)可得:

dV=12ε1[i2πk[A(k)eikε1ρ1t+B(k)eikε1ρ1t]eikxdk]2dx=18π2ε1[ik[A(k)eikε1ρ1t+B(k)eikε1ρ1t]eikxdk]2dx(1.20)

对比发现,(1.19)和(1.20)之间只差了一个积分里的正负号,也就是说,要势能和动能相等,条件是:

ik[A(k)eikε1ρ1t+B(k)eikε1ρ1t]eikxdk=±ik[A(k)eikε1ρ1tB(k)eikε1ρ1t]eikxdk(1.21)

我们先看取正号的情况,将积分里两项拆开,移项,有:

ik[B(k)eikε1ρ1t]eikxdk=0(1.22)

使用傅里叶变换的导数性质,有:

2πb(xε1ρ1t)=0(1.23)

其中B(k)是b(x)的像函数。

那么取t=0,有:

b(x)=0(1.24)

b(x)=C(1.25)

而,数学上,由傅里叶变换的条件,即函数必须绝对可积,则C只能取0,物理上,一般认为无穷远处无波动,或者说波动需要无穷长的时间传播,C取0。所以,我们有:

b(x)=0B(k)=0(1.26)

同理,取负号时:

a(x)=0A(k)=0(1.27)

我们在继续结合初始条件之前,先讨论下(1.26)和(1.27)的物理意义。A和B至少有一个为零,意味着波动仅向一个方向传播,这便是波动中任意一点动能和势能相等的条件。当然,我们还要和初始条件φ,ψ结合,接下来会讲。



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