Рассмотрим сначала разложение электростатического потенциалаΦ
в стационарном положении
Ф (р⃗ ) =Вопрос4 πϵ0р+г⃗ ⋅р⃗ 4 πϵ0р3+ О (р− 3)
Теперь давайте сдвинем наше начало на
а⃗ ,р⃗ "="р⃗ −а⃗
, где
|а⃗ | ≪г
. Затем монопольный термин расширяется как
Вопрос4 πϵ0р"="Вопрос4 πϵ0|р⃗ +а⃗ |"="Вопрос4 πϵ0р−Вопрос (а⃗ ⋅р⃗ )4 πϵ0р3+ О (р− 3)
Дипольный член просто
г⃗ ⋅р⃗ 4 πϵ0р3"="г⃗ ⋅р⃗ 4 πϵ0р3+ О (р− 3)
Теперь давайте посмотрим на весь потенциал
Ф (р⃗ ) = Ф (р⃗ ) =Вопрос4 πϵ0р+(г⃗ − Qа⃗ ) ⋅р⃗ 4 πϵ0р3+ О (р− 3)
Обратите внимание, что это (в рамках приближения) просто другое описание того
же потенциала, что и выше. Другими словами, если вы посмотрите на одну и ту же физическую точку, вы получите одно и то же значение
Φ
независимо от того, находитесь ли вы в
р⃗
координаты или
р⃗
координаты.
Теперь обозначим диполь, определенный относительнор⃗
какД⃗
и вычислить
Д⃗ = ∫рр⃗ гВ= ∫рр⃗ гВ− ∫ра⃗ гВ"="г⃗ − Qа⃗
Затем мы видим, что наш смещенный потенциал в
р⃗
координаты можно записать как
Ф (р⃗ ) =Вопрос4 πϵ0р+Д⃗ ⋅р⃗ 4 πϵ0р3+ О (р− 3)
что в точности соответствует мультипольному расширению, которое вы получили бы, если бы начали с
р⃗
координаты в первую очередь.
Т.е. мультипольные разложения ковариантны относительно сдвигов координат. Можно показать, что это применимо ко всем порядкам, где все больше и больше членов стекает от низших порядков к более высоким, и вы даже можете показать ковариантность мультипольного разложения по отношению ко всей группе Пуанкаре (с небольшими сдвигами).
Вы сейчас, наверное, спрашиваете, что тогда происходит с вашей формулой радиации. Хитрость в том, что приведенные вами формулы будут применяться только в инерциальных системах отсчета. В частности,а⃗
обычно будет постоянная смена. Однако ваша формула излучения применима к величинам колебаний , для которых постояннаяа⃗
будут иметь подчиненные или полностью исчезающие вклады.
Рассмотрим дипольный момент. У нас естьД⃗ "="г⃗ − Qа⃗
. Тогда вы видите, что с тех порВопрос˙"="а˙= 0
, у нас естьД˙"="г˙
и в формуле излучения нет дополнительного члена, возникающего из-за сдвига.
Что касается дипольного магнитного момента, то имеем
мю⃗ ′"="мю⃗ +1са⃗ × ∫Дж⃗ гВ
Это несколько более сложный аргумент, почему лишний термин будет подчиненным.
Сначала перепишем в виде двойного интеграла, используя теорему о расходимости
∫Джя(р⃗ )гВ(р⃗ ) =∫∞− ∞(∫Иксязнак равно c о п s т .Дж⃗ ⋅ дС⃗ ) дИкся"="∫∞− ∞(∫Иксязнак равно c о п s т .− ∞∇ ⋅Дж⃗ (р⃗ ′)дВ(р⃗ ′) ) дИкся
То есть воспользуемся тем, что интеграл от
Джя
над поверхностью постоянной
Икся
можно также записать как дивергенцию в объеме, ограниченном
Иксязнак равно c о п s т .
(предполагая, конечно, что токи исчезают вне тела, поэтому вклады от других границ просто равны нулю). Теперь воспользуемся уравнением неразрывности
∇ ⋅Дж⃗ = - ∂ρ / ∂т
наконец выразить
мю⃗ ′"="1с∫р⃗ ×Дж⃗ гВ"="1с∫р⃗ ×Дж⃗ гВ−1са⃗ ×∫∞− ∞(∫Икс⃗ − ∞∂р∂тгВ) дИкс⃗
(Если вы не уверены в том, что означает векторное произведение, просто запишите выражения, используя символ Леви-Чивиты и компоненты.) Теперь предположим, что у нас есть
р =р0+ро с сея т _
и
Дж⃗ "="Дж⃗ 0+Дж⃗ о с сея т _
, где
р0,ро с с,Дж⃗ 0,Дж⃗ о с с
являются функциями только положения. Тогда мы видим, что
мю⃗ ′о с с"="мю⃗ о с с−юса⃗ ×Δ⃗
где
мю⃗ о с с= ∫Дж⃗ о с с×р⃗ гВ
, и
Δ⃗ = ∫(∫Икс⃗ ро с сгВ) дИкс⃗
. С
г⃗ о с с= ∫ро с ср⃗ гВ
, Мы будем иметь
Δ⃗ ∼г⃗
и мы наконец можем написать
мю⃗ ′о с с"="мю⃗ о с с+ О (юсаго с с)
Т.е. сдвиг индуцирует только субведущую коррекцию.
Суть аргумента в том, что если у вас есть тело, из которого не выходят токи, то ненулевое∫Дж⃗ гВ
соответствует изменению плотности заряда где-то внутри тела (∂ρ / ∂т ≠ 0
). Однако при стационарных колебаниях это соответствует более высокому члену.ю
мощность по сравнению смю
колебание.
Причина в следующем: ток имеет размеры[ Сч а р ге ⋅ дi s t a n c e / time ] _ _ _
, масштаб заряда определяется общим зарядом в теле, расстояние - размерами тела, а время - 1) временем прохождения заряженной частицы в теле и 2) временем колебания зарядов. Термин∫р⃗ ×Дж⃗ гВ
улавливает этот «пересекающийся ток», величина которого не зависит отю
, но термина⃗ × ∫Дж⃗ гВ
фиксирует толькою
- пропорциональный колебательный ток.
СлучайныйПреобразование Фурье
Прогноз погоды
СлучайныйПреобразование Фурье
Эмилио Писанти
Прогноз погоды
Эмилио Писанти
Эмилио Писанти
Прогноз погоды
Прогноз погоды
Эмилио Писанти