12.2.7. Приближение Рамана—Ната.
Покажем теперь, что полученные Раманом и Натом выражения для интенсивностей, содержащие функции Бесселя, можно получить и из решения уравнений (18)-(20). Пренебрегая небольшим изменением частот
в зависимости от
и вспоминая, что
можно с хорошим приближением принять в знаменателе
Поэтому (24) можно представить в виде
Выражения для интенсивностей, содержащие функции Бесселя, получены Раманом и Патом при пренебрежении членами
в уравнениях (12.1.21). В том же приближении мы можем пренебречь правой частью у (42). Тогда (42) можно переписать следующим образом:
где
Для решения (43) допустим, что
имеет вид
где М — некоторое очень большое целое число,
такое целое число, что
(Мы сейчас покажем, что окончательный результат не зависит от М.)
Подставляя (45) в (43), получим для допустимых значений
соотношение
или, вспоминая, что
Следовательно, для каждого
существуют два значения
а именно
соответствующие амплитуды получаются из выражения
Обе постоянные
в (48) теперь можно найти из (19) и (20). Как и в п. 12.2.4, мы пренебрегаем амплитудами
и определяем постоянную
только из (19). Замегим, что при не слишком больших значениях I величина
поэтому можно показать, что уравнения (19) тождественно удовлетворяются, если принять в (48)
Подставляя (48) и (49) в (22) и полагая
получим выражение для амплитуды
дифрагировавшей волны
порядка
Здесь фазовый множитель, не зависимый от
опущен. Теперь, поскольку мы предположили, что М — очень большое целое число, можно заменить ряд в (50) интегралом. Полагая
перепишем (50) в виде
который не зависит от М. Разделяя интеграл в (51) на две части: одну от 0 до
и другую от
до
и полагая в них
- соответственно, получим [23]
Следовательно, интенсивности
точно равны
Кроме того, с помощью (44), (12.1.5) и (12.1.8) можно показать, что аргумент
функций Бесселя
такой же, как и в выражениях, полученных Раманом и Натом и приведенных на стр. 553.
ЛИТЕРАТУРА
(см. скан)