看板Physics
标 题Re: 请问分离变数法的物理意义....????
发信站KKCITY (Sat Jun 21 00:03:17 2003)
转信站Ptt!news.ntu!bbs.ee.ntu!news.ee.ntu!news.kkcity.com.tw!KKCITY
※ 引述《couch》之铭言:
接下来再回到以下方程
A(x) f(x) = λ f(x)
我们知道这是个 eigenvalue problem
所得到的解,配合边界条件,大部分的状况下,λ的值是离散的
由此方程,我们会算出一堆离散的λ1, λ2, λ3....
如果再配合其它变数 (y, z... etc),所算出来的,且离散的 eigenvalue
你会发现,原本你所想要解的偏微分方程,可以转化为以下形式
D(x, y, ...) g(x, y, ...) = λ g(x, y, ...)
D是线性运算子,λ是一常数
这里的λ也是离散的,是由分离变数法,由不同变数求得的 eigenvalue
组合运算而成的
这里得到一个很重要的观念:mode
每个λ所对应到的 eigen function g
通常,我们会赋与它一个物理含义:模态
模态的概念到处可见:
分子/晶格振动
波导管中的电磁波
量子力学的 eigenstate
....
----------
实际的解是由基底作线性叠加而成的
在物理上,就是实际的解,是由不同模态组合而成的
而 eigenvalue λ 通常代表一个我们所关心的物理量
例如,能量,角动量,波速.... 等
把这些概念对应到不同的应用领域,就会发现不同的物理意含
----------
分离变数法会与模态扯上关系,乍看之下好像很虚无漂缈
但如果我们仔细检视解问题的步骤,这件事其实就变得满直觉的
它们是由 eigenvalue problem 当中间的媒介
> ※ 引述《[email protected] (vee vee vee vee)》之铭言:
> > 第一次听到这种说法 感觉很新鲜 小时候基本上是管他三七二十一算出答案
> > 就不管了 现在年纪大了才知道要多想 不知道您上述的讲法是从哪本书看来
> > 的 想找来翻翻
> > by Cheng Cosine
> > Jun/07/2k3 Ut
> mmm....
> 这些是老师上课提到的观念
> 我不知道书找不找的到
> 但讲一些我听到的东西好了
> 像在解扩散的Fick's second law时
> short time会用Green's function的方法解
> 解出所谓的thin film solution(是个Gaussian function)
> 然後再利用boundary condition来决定要怎麽把这些Gaussian functin加起来
> long time时则用分离变变数(跟前面提到的decouple有关)
> 分完了你爱用哪种transform或级数展开把解算出来就随便你罗
> 这两种方法的不同除了以上所说的
> 还有一个就是级数要收敛的问题
> 倒过来用应该也是可以解
> 只是写出来的解会写到手软还不一定收敛得下来
> 量子力学的话会瞰的解释(以氢原子来说)
> 单从分离变数方法来看
> 可能就只能说是数学上解pde的手法
> 但是因为氢原子是central force problem
> radial的部分的operator(这我没听过有名字)
> 和L^2 , Lz三者是commute
> 所以三者各自的eigentfunction可以分开来解
> 而且可以用乘法凑起来
> 从operator的观点来看就可以去interpret分离变数法
> 但我觉得以上只是物理各领域中的不同看法
> 重点应该是用分离变数法解出来的解可以用来展开任何可能的解
> 所以管他解出来对不对
> 反正对的答案最後一定可以凑出来就好啦
--
┌─────◆KKCITY◆─────┐ ╱ ╱  ̄ ▌ ̄  ̄ ╲╱ BBS 城邦
│ bbs.kkcity.com.tw │ ╲ ╲ ╴ ▌ ▌ ▏ KK免费拨接
└──《From:61.230.14.45
》──┘ 电话:40586000 帐号:kkcity 密码:kkcity
--
┌─────◆KKCITY◆─────┐ ╱ ╱  ̄ ▌ ̄  ̄ ╲╱ BBS 城邦
│ bbs.kkcity.com.tw │ ╲ ╲ ╴ ▌ ▌ ▏ KK免费拨接
└──《From:61.230.14.45
》──┘ http://www.kkcity.com.tw/freeisp/