Добавил:
sergun
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:2 semestr / lect19n.tex
..tex\magnification \magstep 1
\centerline{\bf ‹…Љ–€џ 19. 5.10.2001}
\vskip 0.5 true cm
\centerline {\bf Љ‚ЂЌ’Ћ‚ЂЌ€… ќ‹…Љ’ђЋЊЂѓЌ€’ЌЋѓЋ ЏЋ‹џ}
\vskip 0.5 true cm
‘ў®©бвў Є« ббЁзҐбЄ®Ј® н«ҐЄв஬ ЈЁв®Ј® Ї®«п ®ЇаҐ¤Ґ«повбп
га ўҐЁп¬Ё
\noindent Њ ЄбўҐ««
$$ rot{\vec H} \quad - \quad
{1 \over c}{\partial {\vec E} \over {\partial t}}
\quad = \quad
{4{\pi} \over c}{\vec j},
\qquad \quad
div{\vec E} \quad = \quad 4{\pi}{\rho},
$$
$$ rot{\vec E} \quad + \quad
{1 \over c}{\partial {\vec H} \over {\partial t}}
\quad = \quad 0,
\qquad \quad
div{\vec H} \quad = \quad 0,
$$
ў Є®в®але Ї«®в®бвЁ § ап¤ Ё в®Є бўп§ л га ўҐЁҐ¬ ҐЇаҐалў®бвЁ
$$ div{\vec j} \quad + \quad
{\partial {\rho} \over {\partial t}}
\quad = \quad 0.
$$
Њл 㬥Ґ¬ Єў в®ў вм бЁб⥬л, га ўҐЁп ¤ўЁ¦ҐЁп Є®в®але ¬®¦®
ЇаҐ¤бв ўЁвм ў д®а¬Ґ га ўҐЁ© ѓ ¬Ё«мв® . Њ®¦® «Ё ᢥбвЁ Є Ё¬
га ўҐЁп Њ ЄбўҐ«« ? •®а®и® Ё§ўҐбв®, Є Є нв® ¤Ґ« Ґвбп.
Џ®бЄ®«мЄг ¤ЁўҐаЈҐжЁп Їа殮®бвЁ ¬ ЈЁв®Ј® Ї®«п а ў г«о, в®
ҐҐ ¬®¦® ЇаҐ¤бв ўЁвм Є Є а®в®а ¤агЈ®Ј® ўҐЄв®а --- {\bf ўҐЄв®а®Ј®
Ї®вҐжЁ « } $\vec A$:
$$ {\vec H} \quad = \quad rot{\vec A}.
$$
Џ®б«Ґ нв®Ј® ўв®а®Ґ ®¤®а®¤®Ґ га ўҐЁҐ Њ ЄбўҐ«« ¬®¦® ЇаЁўҐбвЁ Є
д®а¬Ґ
$$ rot({\vec E} \quad + \quad
{1 \over c}{\partial {\vec A} \over {\partial t}})
\quad = \quad 0.
$$
ќв® Ї®§ў®«пҐв ўла §Ёвм н«ҐЄваЁзҐбЄго Їа殮®бвм Є Є
$$ {\vec E} \quad = \quad
- {1 \over c}{\partial {\vec A} \over {\partial t}}
\quad - \quad
grad{\phi}.
$$
”гЄжЁо $\phi$ §лў ов {\bf бЄ «пал¬ Ї®вҐжЁ «®¬}.
‡ зҐЁп Їа殮®б⥩ Ґ Ё§¬Ґповбп ЇаЁ {\bf Є «ЁЎа®ў®зле
ЇаҐ®Ўа §®ў Ёпе}
$$ {\vec A} \quad \Longrightarrow \quad
{\vec A} \quad + \quad grad{\chi},
$$
$$ {\phi} \quad \Longrightarrow \quad
{\phi} \quad - \quad
{1 \over c}{\partial {\chi} \over {\partial t}}.
$$
”гЄжЁо $\phi$ ¬®¦® ўлЎа вм в Є, зв®Ўл ўлЇ®«п«®бм а ўҐбвў®
$$ div{\vec A} \quad = \quad 0.
$$
‚ н⮬ б«гз Ґ Ј®ў®апв ® {\bf Єг«®®ў®© Є «ЁЎа®ўЄҐ}.
‚ Єг«®®ў®© Є «ЁЎа®ўЄҐ ўв®а®Ґ Ґ®¤®а®¤®Ґ га ўҐЁҐ Њ ЄбўҐ««
ЇаЁЁ¬ Ґв ўЁ¤
$$ div{\vec E} \quad = \quad
- {\nabla}^{2}{\phi}
\quad = \quad
4{\pi}{\rho}.
$$
ђҐиҐЁҐ нв®Ј® га ўҐЁп
$$ {\phi}({\vec r},t) \quad = \quad
{\int}
{{\rho}({\vec r}^{'},t) \over |{\vec r} - {\vec r}^{'}|}
d{\vec r}^{'}.
$$
Ї®Є §лў Ґв, зв® § 票п бЄ «па®Ј® Ї®вҐжЁ « ®ЇаҐ¤Ґ«пҐвбп
¬Ј®ўҐл¬ а бЇаҐ¤Ґ«ҐЁҐ¬ § а冷ў, в.Ґ. {\bf ў Єг«®®ў®© Є «ЁЎа®ўЄҐ
бЄ «пал© Ї®вҐжЁ « ${\phi}({\vec r},t)$ Ґ пў«пҐвбп Ґ§ ўЁбЁ¬®©
¤Ё ¬ЁзҐбЄ®© ЇҐаҐ¬Ґ®©}.
Џ®б«Ґ¤ҐҐ Ё§ га ўҐЁ© Њ ЄбўҐ«« ЇаЁЁ¬ Ґв ўЁ¤
$$ {1 \over c^{2}}{{\partial}^{2} {\vec A} \over
{\partial}t^{2}}
\quad - \quad
{\nabla}^{2}{\vec A}
\quad = \quad
{4{\pi} \over c}{\vec j}_{\perp},
$$
Ј¤Ґ ўҐЄв®а ${\vec j}_{\perp}$, а ўл©
$$ {\vec j}_{\perp} \quad = \quad
{\vec j} \quad - \quad {1 \over c}
{\nabla}{{\partial}{\phi} \over {\partial}t},
$$
㤮ў«Ґвў®апҐв га ўҐЁо
$$ div{\vec j}_{\perp} \quad = \quad 0.
$$
{\leftskip 1.5 true cm \noindent ’ ЄЁ¬ ®Ўа §®¬ ў Єг«®®ў®©
Є «ЁЎа®ўЄҐ бў®©бвў н«ҐЄв஬ ЈЁв®Ј® Ї®«п
\noindent ®ЇаҐ¤Ґ«повбп {\bf ўҐЄв®ал¬ Ї®вҐжЁ «®¬} ${\vec A}$,
㤮ў«Ґвў®апйЁ¬ ¤®Ї®«ЁвҐ«м®¬г гб«®ўЁо
}
$$ div{\vec A} \quad = \quad 0. $$
—в®Ўл ЇҐаҐ©вЁ Є ®ЎлЄ®ўҐл¬ ¤ЁддҐаҐжЁ «мл¬ га ўҐЁп¬, ᮤҐа¦ йЁ¬
в®«мЄ® дгЄжЁЁ ўаҐ¬ҐЁ, 㤮Ў® ўл¤Ґ«Ёвм пў® в®, зв® ®ЇаҐ¤Ґ«пҐв
ўҐЄв®алҐ бў®©бвў Ї®«п. ’ҐеЁзҐбЄЁ нв® Їа®йҐ ўбҐЈ® ¤Ґ« вмбп
б«Ґ¤гойЁ¬ бЇ®б®Ў®¬. ЏаҐ¤Ї®« Ј Ґвбп, зв® Ї®«Ґ § Є«о祮 ў ЄгЎҐ ®ЎкҐ¬
$V = L^{3}$. ќв® Ї®§ў®«Ёв а §«®¦Ёвм Ї®вҐжЁ « ў ап¤ ”гамҐ.
$$ {\vec A}(\vec r) \quad = \quad
{\sum}_{\vec f}(e^{i{\vec f}{\vec r}}{\vec A}_{\vec f}
\quad + \quad
e^{-i{\vec f}{\vec r}}{{\vec A}^{*}}_{\vec f}).
$$
‚室пйЁҐ ў ап¤ ”гамҐ б« Ј Ґ¬лҐ бЈагЇЇЁа®ў л в Є, зв®Ўл нв®
а §«®¦ҐЁҐ ўв®¬ вЁзҐбЄЁ ЇаЁў®¤Ё«® Є ¤Ґ©б⢨⥫쮩 б㬬Ґ
$$ {\vec A} \quad = \quad {\vec A}^{*}.
$$
’ॡ®ў ЁҐ б ¬®б®Їа殮®бвЁ ®ЇҐа в®а Ё¬Їг«мб ЇаЁў®¤Ёв
Є гб«®ўЁо ЇҐаЁ®¤Ёз®cвЁ
$$ {\vec A}(x_{\alpha} + L) \quad = \quad
{\vec A}(x_{\alpha}).
$$
ќв® гб«®ўЁҐ ®ЇаҐ¤Ґ«пҐв ў®§¬®¦лҐ § 票п ${\vec f}$:
$$ {\vec f} \quad = \quad
{2{\pi} \over L}{\vec n},
$$
Ј¤Ґ ${\vec n}$ --- ўҐЄв®а б 楫®зЁб«Ґл¬Ё б®бв ў«пойЁ¬Ё
$$ {\vec n} \quad = \quad (n_{1}, n_{2}, n_{3})
\qquad n_{\alpha} \quad = \quad 0, \pm1, \pm2,.....
$$
“б«®ўЁҐ $div{\vec A} = 0$ ЇаЁў®¤Ёв Є а ўҐбвўг
$$ div{\vec A}({\vec r})
\quad = \quad
i{\sum}_{\vec f}
(e^{i{\vec f}{\vec r}}({\vec f}{\vec A}_{\vec f})
\quad - \quad
e^{-i{\vec f}{\vec r}}({\vec f}{{\vec A}^{*}}_{\vec f}))
\quad = \quad 0.
$$
Ћ® Ўг¤Ґв 㤮ў«Ґвў®аҐ® ўв®¬ вЁзҐбЄЁ, Ґб«Ё Ї®¤зЁЁвм Є®нддЁжЁҐвл
${\vec A}_{\vec f}$ гб«®ўЁп¬
$$ {\vec f}{\vec A_{\vec f}} \quad = \quad 0,
\qquad
{\vec f}{{\vec A}^{*}}_{\vec f} \quad = \quad 0.
$$
ђҐиҐЁп Ї®«гзҐле га ўҐЁ© Ё¬Ґов ўЁ¤
$$ {\vec A}_{\vec f} \quad = \quad
{\sum}_{{\lambda} = 1}^{2}
{\vec e}_{\lambda}(\vec f)A_{\lambda}(\vec f),
\quad = \quad
{{\vec A}_{\vec f}}^{*} \quad = \quad
{\sum}_{{\lambda} = 1}^{2}
{\vec e}_{\lambda}(\vec f){A_{\lambda}(\vec f)}^{*}
$$
Ј¤Ґ ўҐЄв®ал ${\vec e}$ 㤮ў«Ґвў®апов б®®в®иҐЁп¬ ®ав®Ј® «м®бвЁ
$$ {\vec e}_{{\lambda}_{1}}(\vec f){\vec e}_{{\lambda}_{2}}(\vec f)
\quad = \quad
{\delta}_{{\lambda}_{1}{\lambda}_{2}},
\qquad
{\vec e}_{{\lambda}_{1}}(\vec f)\times
{\vec e}_{{\lambda}_{2}}(\vec f)
\quad = \quad
{{\vec f} \over |{\vec f}|}.
$$
Ё Ї®«®вл
$$ {\sum}_{\lambda}
{\vec e}_{\lambda \alpha}{\vec e}_{\lambda \beta}
\quad = \quad
{\delta}_{\alpha \beta} -
{f_{\alpha}f_{\beta} \over {\vec f}^{2}}.
$$
„ «ҐҐ гв®зпҐвбп ўЁ¤ Є®нддЁжЁҐв®ў $A_{\lambda}(\vec f)$:
$$ A_{\lambda}(\vec f) \quad = \quad
B(|\vec f|)a_{\lambda}(\vec f), \qquad
{A_{\lambda}}^{*}(\vec f) \quad = \quad
B(|\vec f|){a_{\lambda}}^{*}(\vec f),
$$
Ј¤Ґ
$$ B(|\vec f|) \quad = \quad
c\sqrt{2{\pi}{\hbar} \over V{\omega}(|\vec f|)},
\qquad {\omega}(|\vec f|) \quad = \quad c|\vec f|.
$$
Љ®нддЁжЁҐвл $B(|\vec f|)$ ўлЎЁа овбп в Є, зв®Ўл нҐаЈЁп
н«ҐЄв஬ ЈЁв®Ј® Ї®«п
$$ E \quad = \quad
{1 \over 8{\pi}}{\int}({\vec E}^{2} + {\vec H}^{2})d{\vec r},
$$
Є®в®а п ў Єг«®®ў®© Є «ЁЎа®ўЄҐ ®ЇаҐ¤Ґ«пҐвбп д®а¬г«®©
$$ E \quad = \quad {1 \over 8{\pi}}{\int}d{\vec r}
((rot {\vec A})^{2} +
{1 \over c^{2}}({\partial {\vec A} \over {\partial t}})^{2})
\quad + \quad
{1 \over 2}{\int}
d{\vec r}d{\vec r}^{'}
{{\rho}(\vec r){\rho}({\vec r}^{'}) \over
|{\vec r} - {\vec r}^{'}|},
$$
ў б«гз Ґ бў®Ў®¤®Ј® Ї®«п ($\rho = 0$) ЇаЁЁ¬ « ўЁ¤
$$ E \quad \equiv \quad
{\cal H}(a_{\lambda}(\vec f), {a^{*}}_{\lambda}(\vec f))
\quad = \quad
\sum_{{\vec f},{\lambda}}
{\hbar}{\omega}(\vec f)
{{a}^{*}}_{\lambda}(\vec f)a_{\lambda}(\vec f).
$$
Џ®б«Ґ Ї®¤бв ®ўЄЁ ў га ўҐЁҐ M ЄбўҐ«« а §«®¦ҐЁп Ї®вҐжЁ « ў ап¤
”гамҐ Ї®«гз Ґвбп ¤®«Ј®¦¤ п бЁб⥬ га ўҐЁ© ¤«п Є®нддЁжЁҐв®ў
$a_{\lambda}(\vec f)$:
$$ {1 \over c^{2}}{d^{2}a_{\lambda}(\vec f) \over dt^{2}}
\quad + \quad {\vec f}^{2}a_{\lambda}(\vec f)
\quad = \quad
j_{\lambda}(\vec f),
$$
$$ {1 \over c^{2}}{d^{2}{a_{\lambda}}^{*}(\vec f) \over dt^{2}}
\quad + \quad {\vec f}^{2}{a_{\lambda}}^{*}(\vec f)
\quad = \quad
{j_{\lambda}}^{*}(\vec f),
$$
Ј¤Ґ $j_{\lambda}(\vec f)$ --- Є®нддЁжЁҐвл ”гамҐ Ї«®в®бвЁ в®Є .
‚ б«гз Ґ бў®Ў®¤®Ј® Ї®«п «оЎ®Ґ аҐиҐЁҐ нвЁе га ўҐЁ© бў®¤Ёвбп Є
бгЇҐаЇ®§ЁжЁЁ дгЄжЁ©
$$ a_{\lambda}({\vec f},t)
\quad = \quad
a_{\lambda}({\vec f})e^{-i{\omega}(\vec f)t},
$$
$$ {a_{\lambda}}^{*}({\vec f},t)
\quad = \quad
{a_{\lambda}}^{*}({\vec f})e^{i{\omega}(\vec f)t}
$$
б Їа®Ё§ў®«мл¬Ё Є®¬Ї«ҐЄбл¬Ё зЁб« ¬Ё
$a_{\lambda}({\vec f})$ Ё ${a_{\lambda}}^{*}({\vec f})$.
ќвЁ дгЄжЁЁ --- аҐиҐЁп га ўҐЁ© ЇҐаў®Ј® Ї®ап¤Є
$$ {d \over dt}a_{\lambda}({\vec f},t)
\quad = \quad
-i{\omega}(\vec f)a_{\lambda}({\vec f},t),
$$
$$ {d \over dt}{a_{\lambda}}^{*}({\vec f},t)
\quad = \quad
-i{\omega}(\vec f){a_{\lambda}}^{*}({\vec f},t),
$$
…б«Ё а бб¬ ваЁў вм
$a_{\lambda}({\vec f})$ Ё ${a_{\lambda}}^{*}({\vec f})$ Є Є
Ґ§ ўЁбЁ¬лҐ ЇҐаҐ¬ҐлҐ, в® ЇаЁўҐ¤ҐлҐ ўлиҐ га ўҐЁп ¬®¦® § ЇЁб вм
Є Є га ўҐЁп ѓ ¬Ё«мв®
$$ {d \over dt}a_{\lambda}({\vec f},t)
\quad = \quad
-{i \over {\hbar}}
{\partial {\cal H} \over {\partial {a_{\lambda}}^{*}({\vec f})}},
$$
$$ {d \over dt}{a_{\lambda}}^{*}({\vec f},t)
\quad = \quad
{i \over {\hbar}}
{\partial {\cal H} \over {\partial a_{\lambda}({\vec f})}}.
$$
…б«Ё $F$ --- Їа®Ё§ў®«м п дгЄжЁп
$a_{\lambda}({\vec f})$ Ё ${a_{\lambda}}^{*}({\vec f})$, в® ҐҐ
Їа®Ё§ў®¤ п Ї® ўаҐ¬ҐЁ а ў
$$ {dF \over dt} \quad = \quad
\sum_{{\vec f},{\lambda}}
{\partial F \over {\partial {a_{\lambda}}^{*}({\vec f})}}
{d \over dt}{a_{\lambda}}^{*}(\vec f)
\quad + \quad
{\partial F \over {\partial a_{\lambda}({\vec f})}}
{d \over dt}a_{\lambda}(\vec f)
\quad =
$$
$$ {i \over {\hbar}}\sum_{{\vec f},{\lambda}}
{\partial {\cal H} \over {\partial a_{\lambda}(\vec f)}}
{\partial F \over {\partial {a_{\lambda}}^{*}(\vec f)}}
\quad - \quad
{\partial {\cal H} \over {\partial {a_{\lambda}}^{*}(\vec f)}}
{\partial F \over {\partial a_{\lambda}(\vec f)}}
$$
…б«Ё ®ЇаҐ¤Ґ«Ёвм {\bf бЄ®ЎЄг Џг бб® } дгЄжЁ© $A$ Ё $B$
$$ \lbrace A,B \rbrace
\quad = \quad
\sum_{{\vec f},{\lambda}}
{\partial {\cal A} \over {\partial a_{\lambda}(\vec f)}}
{\partial B \over {\partial {a_{\lambda}}^{*}(\vec f)}}
\quad - \quad
{\partial A \over {\partial {a_{\lambda}}^{*}(\vec f)}}
{\partial B \over {\partial a_{\lambda}(\vec f)}},
$$
в® Їа®Ё§ў®¤го $F$ ¬®¦® § ЇЁб вм ў д®а¬Ґ
$$ {dF \over dt} \quad = \quad
{i \over \hbar}\lbrace H,F \rbrace.
$$
„«п ¤ «мҐ©иҐЈ® бгйҐб⢥®, зв® бЄ®ЎЄ Џг бб® дгЄжЁ©
$a_{\lambda}({\vec f})$ Ё ${a_{\lambda}}^{*}({\vec f})$ а ў
ᮮ⢥бвўгойЁ¬ бЁ¬ў®« ¬ Ља®ҐЄҐа
$$ \lbrace a_{\lambda}({\vec f}),
{a_{{\lambda}^{'}}}^{*}({\vec f_{1}}) \rbrace
\quad = \quad
{\delta}_{{\lambda},{\lambda}^{'}}
{\delta}_{{\vec f},{\vec f_{1}}}.
$$
ќв® б®®в®иҐЁҐ ў¬ҐбвҐ б «®ЈЁзл¬Ё а ўҐбвў ¬Ё
$$ \lbrace a_{\lambda}({\vec f}),
a_{{\lambda}^{'}}({\vec f_{1}}) \rbrace
\quad = \quad 0,
$$
$$ \lbrace {a_{{\lambda}}}^{*}({\vec f}),
{a_{{\lambda}^{'}}}^{*}({\vec f_{1}}) \rbrace
\quad = \quad 0.
$$
¬®¦® ЇаЁпвм § ®ЇаҐ¤Ґ«ҐЁҐ ўҐ«ЁзЁ
$a_{\lambda}({\vec f})$ Ё ${a_{\lambda}}^{*}({\vec f})$.
ЌҐва㤮 Їа®Єў в®ў вм н«ҐЄв஬ ЈЁв®Ґ Ї®«Ґ --- ®ЇаҐ¤Ґ«Ёвм
{\bf ®ЇҐа в®а ўҐЄв®а®Ј® Ї®вҐжЁ « } ў Єг«®®ў®© Є «ЁЎа®ўЄҐ.
„«п нв®Ј® ®ЇаҐ¤Ґ«пов Ї ал на¬Ёв®ў® б®Їа殮ле ®ЇҐа в®а®ў
${\hat a}_{\lambda}({\vec f})$ Ё
${{\hat a}_{\lambda}}^{*}({\vec f})$, 㤮ў«Ґвў®апойЁе
ЇҐаҐбв ®ў®зл¬ б®®в®иҐЁп¬
$$ [{\hat a}_{\lambda}({\vec f}),
{\hat a}_{{\lambda}^{'}}({\vec f_{1}}) \rbrace
\quad = \quad 0,
$$
$$ [{{\hat a}_{{\lambda}}}^{*}({\vec f}),
{{\hat a}_{{\lambda}^{'}}}^{*}({\vec f_{1}}) \rbrace
\quad = \quad 0,
$$
$$ {\hat a}_{\lambda}({\vec f}),
{{\hat a}_{{\lambda}^{'}}}^{*}({\vec f_{1}}) \rbrace
\quad = \quad
{\delta}_{{\lambda},{\lambda}^{'}}
{\delta}_{{\vec f},{\vec f_{1}}}.
$$
Ћб®ў п ¤Ё ¬ЁзҐбЄ п ЇҐаҐ¬Ґ п Ї®«п бв ®ўЁвбп ®ЇҐа в®а®¬
$$ {\hat A(\vec r)} \quad = \quad
\sum_{{\vec f},{\lambda}}B(\vec f){\vec e}_{\lambda}(\vec f)
({\hat a}_{\lambda}({\vec f})e^{i{\vec f}{\vec r}}
\quad + \quad
{{\hat a}_{\lambda}}^{*}({\vec f})e^{-i{\vec f}{\vec r}},
$$
®ЇҐа в®ал нҐаЈЁЁ Ё Ё¬Їг«мб н«ҐЄв஬ ЈЁв®Ј® Ї®«п ®ЇаҐ¤Ґ«повбп
ўла ¦ҐЁп¬Ё
$$ {\hat {\cal H}} \quad = \quad
\sum_{{\vec f},{\lambda}}{\hbar}{\omega}(\vec f)
{\hat n}_{{\vec f},{\lambda}},
$$
$$ {\hat {\vec P}} \quad = \quad
\sum_{{\vec f},{\lambda}}{\hbar}{\vec f}
{\hat n}_{{\vec f},{\lambda}},
$$
Ј¤Ґ б ¬®б®Їап¦ҐлҐ ®ЇҐа в®ал ${\hat n}_{{\vec f},{\lambda}}$,
а ўл
$$ {\hat n}_{{\vec f},{\lambda}} \quad = \quad
{{\hat a}_{\lambda}}^{*}({\vec f}){\hat a}_{\lambda}({\vec f}).
$$
\bye
Соседние файлы в папке 2 semestr
