Каковы единицы или размеры дельта-функции Дирака?

В трех измерениях дельта-функция Дирака дельта 3 ( р ) знак равно дельта ( Икс ) дельта ( у ) дельта ( г ) определяется объемным интегралом:

все пространство дельта 3 ( р ) г В знак равно дельта ( Икс ) дельта ( у ) дельта ( г ) г Икс г у г г знак равно 1

куда

дельта ( Икс ) знак равно 0  если  Икс 0

а также

дельта ( Икс ) знак равно  если  Икс знак равно 0

и аналогично для дельта ( у ) а также дельта ( г ) .

Означает ли это, что дельта 3 ( р ) имеет размеры обратного объема?

Например, в учебнике, который я читаю, говорится:

Для коллекции Н точечные заряды, мы можем определить плотность заряда

р ( р ) знак равно я знак равно 1 Н д я дельта ( р р я )

куда р я а также д я - положение и заряд частицы я , соответственно.

Как правило, я бы думал о плотности заряда как о единицах заряда на объем в трех измерениях: ( объем ) 1 . Например, я думаю, что единицы С м 3 могут быть возможными единицами СИ плотности заряда. Если мое предположение верно, то дельта 3 ( р ) должны иметь единицы ( объем ) 1 , как м 3 Например. Это правильно?

Пока вы запрашиваете подробности о дельта -функция, я чувствую себя обязанным указать, что есть много предостережений при высказывании дельта ( 0 ) знак равно . Хотя это может помочь физической интуиции, с математической точки зрения наиболее естественная интерпретация этого уравнения по-прежнему оставляет интеграл равным нулю, поскольку (лебеговские) интегралы никогда не зависят от значения одной точки. Вероятно, лучше просто думать об этом как об объекте с соответствующими интеграционными свойствами.
После этого обсуждения - какова размерность "ступенчатой" функции Хевисайда?
@Udi Behar для шага Хевисайда см. physics.stackexchange.com/q/274380/45664

Ответы (2)

Да. Дельта Дирака всегда имеет обратную размерность своего аргумента. Вы можете прочитать это из определения, вашего первого уравнения. Итак, в одном измерении дельта ( Икс ) имеет размеры обратной длины в трех пространственных измерениях дельта ( 3 ) ( Икс ) (иногда пишут просто дельта ( Икс ) ) имеет размерность обратного объема, а в н размеры импульса дельта ( н ) ( п ) имеет размерность обратного импульса в степени н .

Позволять Икс быть безразмерным и используя свойство дельта ( а Икс ) знак равно 1 | а | дельта ( Икс ) мы видим, что действительно размерность дельты Дирака есть размерность, обратная ее аргументу.

Один повторяющийся пример, например, дельта ( п п ) куда п обозначает импульс, эта дельта имеет размерность обратной массы в натуральных единицах.