§ 12. Обобщение метода изображений Зоммерфельдом
Метод изображений, примененный выше к клину с углом раствора
где
положительное целое число, неприменим к клину с углом раствора
где
положительные взаимно простые целые числа.
Например, пусть угол раствора равен прямому углу и в точке
находится заданный источник, причем
; тогда мы получим следующие изображения:
и
В этом случае при решении задачи трудности не возникают (рис. 36).
Если же угол равен
и заданный источник находится в точке
причем
то мы получим следующие изображения (рис. 37):
и
Так как выражение для температуры, обусловленной действием источника, имеет периодический характер с периодом
а сток в точке
дает особую точку, соответствующую стоку в точке
в точке, расположенной между граничными плоскостями, данный метод оказывается непригодным.
Рис. 36.
Рис. 37.
Однако для полного представления нам нужна только область
занимаемая твердым телом, и если мы можем найти решение уравнения теплопроводности, имеющее период
и только одну особую точку при
в указанной области, причем функция близ этой точки имеет простой вид
то мы можем использовать его так же, как и обыкновенное выражение для температуры, обусловленной источником, и взять изображения в точках, указанных выше.
Этот метод, впервые разработанный Зоммерфельдом, позволяет непосредственно исследовать решение уравнения теплопроводности на соответствующей римановой поверхности (или в римановом пространстве). При угле раствора
риманова поверхность (или пространство) оказывается
-листной, и решение будет иметь период
метод интересен в историческом отношении, так как после его применения к задаче распространения тепла от источника в теле, ограниченном плоскостями
Зоммерфельду удалось с его помощью дать первое точное решение задачи дифракции волн на полуограниченной плоскости (например, на плоскости
В настоящее время развит более простой метод решения этих задач, пригодный как для уравнений теплопроводности, так и для других дифференциальных уравнений математической физики в частных производных. Поэтому здесь достаточно только упомянуть о работах Зоммерфельда, а также о других работах, в которых используется идея римановой поверхности [33—36].
Мы возвратимся к задаче с клином в § 14, гл. XIV и покажем, что решение (113) предыдущего параграфа для угла
справедливо для клина с любым углом раствора
ЛИТЕРАТУРА
(см. скан)