妈的,搞不定,老老实实的把原来的发上来吧。数理方法上有句话确实对,这些定解问题只有极少数是可以先求出通解再结合特殊情况的……
接下来,我们看看第二个命题。
驻波,即波动能量不发生传递,振幅随空间的分布不变的波动形式。振幅最大处为波腹,振幅最小处为波节。
可能很多人看到就觉得,我去怎么这么水,这也要证?
好吧,确实这一点很水,但我想用类似的复数法证一下,因为我想和后面的命题的证法保持一致。(好像之前逛kc,看到的不少人爱说的“生命在于折腾”,不知道是kc哪位大佬的名言)
先说下1、2类齐次边界条件:
一类边界条件就是规定边界上函数值的条件。
二类边界条件就是规定边界上函数对坐标偏导的值的条件。
齐次,顾名思义,就是0。
即:
齐次一类边界条件就是规定边界上函数值为零。
齐次二类边界条件就是规定边界上函数对坐标偏导的值为零。
其实还有三类边界条件,即规定函数值与函数对坐标偏导的值的线性组合的值。
对非齐次条件,数理方法上有化为齐次的方法,这里不多赘述,而一般情况下,我们遇到的都是齐次一、二类边界条件,所以就
主要讨论这俩了。
首先,我们先说下常规的证明方法。
对两侧都是齐次一类边界条件,由于:
则两个界面只能是波节。
对两侧都是齐次二类边界条件,由于:
则两个界面只能是波腹。
一边一类一边二类同理,就不多说了。
我们关注一种振动频率的简谐振动模式。
以上两种情况要求波长满足:
由:
和(2.5)得:
由于驻波的振幅的空间分布不变,而时间分布改变,其实函数形式应当空间和时间分开。
对一类齐次边界条件,由(2.5)可知,对n的波模,有2n+1个波节,所以该波模的形式可以写成这样:
同理,对二类齐次边界条件,可以写成这样:
那么对同边界条件,任意形式的驻波,都可以由(2.8)(2.9)叠加得到,或者说类似傅里叶级数。
其余边界条件都可类似处理。
这么做的好处很多,简单,不失物理意义。但是前面说了,为了和后面保持一致,我想折腾下用复数法证一遍。