§ 1.3. Скалярные волны
В однородной среде в областях, свободных от токов и зарядов, каждая из декартовых компонент векторов поля удовлетворяет, согласно (1.2.7), однородному волновому уравнению
Ниже мы кратко исследуем простейшее решение этого уравнения.
1.3.1. Плоские волны.
Пусть — радиус-вектор точки Р, а - единичный вектор с фиксированным направлением. Говорят, что любое решение уравнения (1) вида
Представляет плоскую волну, так как в каждый момент времени величина V постоянна в плоскостях
которые перпендикулярны к единичному вектору .
Удобно выбрать новое положение декартовых осей так, чтобы ось была направлена по Тогда (рис. 1.4)
и
Отсюда легко получить
и, следовательно, волновое уравнение (1) запишется в таком виде
Рис. 1.4 Распространение плоской волны
Если мы положим
то (5) примет вид
Общим решением этого уравнения служит
где и — произвольные функции.
Мы видим, что аргумент функции не изменяется при замене на , где произвольно Следовательно, представляет возмущение, которое распространяется со скоростью и в положшольном направлении оси . Аналогично — это возмещение, распространяющееся со скоростью отрицательном направлении оси .