Уравнение эйконала
Определим функцию . Подставим (6.2) в (6.1), учтя, что . По правилам вычисления производной от сложной функции находим
. (6.3)
Как известно из векторного анализа,
,
где - скалярное поле и - векторное поле – произвольные гладкие функции координат. Получим
. (6.4)
Подставим (6.4) в (6.1), находим
. (6.5)
Учтем, что в рамках метода геометрической оптики и поэтому коэффициент фазы . Следовательно, можно пренебречь вторым слагаемым в левой части уравнения (6.5). После сокращения на общий множитель приходим к эквивалентному уравнению
, (6.6)
или в развернутом виде
. (6.7)
Данное нелинейное дифференциальное уравнение в частных производных первого порядка называется уравнением эйконала. Это уравнение является основным соотношением геометрической оптики пространственно неоднородной среды.
Отметим следующие важные факты:
- в уравнение эйконала не входит длина волны, поэтому метод геометрической оптики не учитывает дифракционных и интерференционных эффектов;
- метод геометрической оптики справедлив, когда во всех точках пространства.
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | Поиск по сайту:
|