作者chendaolong (JoJo A Go!Go!)
看板Physics
标题Re: [问题] Fourier transform
时间Sat Nov 14 15:25:56 2009
当考虑
y = Σfi
i
时,fi 的单位跟 y 相同
但若广义化,使得 fi = f(xi),也就是 f 是离散座标 xi 的函数,则
y = Σf(xi)Δxi
i
这时候 f 的单位就必须变成 y 的单位除以 x 的单位
如果取极限使得Δxi无限小,那就变成绩分的概念
y = ∫f(x)dx
所以在积分下,y 跟 f 的单位通常都会差个自变数的单位
δ函数的定义为
∫δ(x)dx = 1
若 x 是长度,那δ的单位就是 1/长度
若是体积,那δ的单位就是 1/体积
若自变数为 k
∫δ(k)dk = 1
那δ的单位就是 1/k
因为 1 没有单位,即无因次
若 f(r) 存在一转换函数 F(k),使得 (以傅利叶转换为例)
http://en.wikipedia.org/wiki/Fourier_transform
f(r) = A∫dk F(k) e^(ikr)
F(k) = B∫dr f(r) e^(-ikr)
则将第二式代入第一式可以得到
f(r) = AB∫dk∫dr'f(r') e^ik(r-r')
= 2πAB∫dξ∫dr'f(r') e^i[2πξ(r-r')] (令 k = 2πξ)
= 2πAB∫dr'f(r')δ(r-r')
= 2πAB f(r)
所以 AB = 1/2π
可以有三种选择:
1. A = 1; B = 1/2π
2. A = B = √(1/2π)
3. A = 1/2π; B = 1
看方便去选择,有共识就好
通常有物理意义的是 f(r),这时 F(k) 仅有数学意义,但也会赋予物理解释
单位也会随选择不同而有所不同
当 k 离散化後,体积会跑出来
但计算过程还是一样,意义也是一样
会离散化的原因在於边界条件的选择
比如在长度L的系统中,函数sin(kr)在边界的值为零
这时符合边界条件的 sin(kr) 就只有
n
k = 2π---, 其中 n 为整数
L
所以原本需要将所有可能的 k 累加起来的∫dk
只要取离散的Σ_k 即可
注意一下∫dk 变换到Σ_k 时会有单位的不同
※ 引述《yyc2008 ()》之铭言:
: 我想请教一个Fourier transform在晶格上面的问题
: 学QM时使用exp(ikx)为基底
: 常常归一化时用到(1/2π)∫exp(ik(x-x'))dx = δ(x-x')
这里应该是 dk
: 但是当实际上用在晶格的时候
: Fourier Transform为何限定在V内
: 归一化不再是(1/2π)而是V
: (1/2π)这个没单位的东西地位和V体积竟然一样!?
: 为什麽算晶格的时候要(1/V) 有什麽意的数学根据? 可以写出来告诉我吗? 谢谢
: r k 是向量
: ∞
: f(r) = (1/V) Σ F(k)e^(ikr)
: ek = -∞
: F(k) = ∫dr f(r) e^(-ikr)
: V
: 2.另外一个问题是为何一个是Σ离散
: 另外一个是∫连续?
: 感谢回答
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◆ From: 59.126.40.88
1F:→ chendaolong:注:AB可以有无线多种选择 11/14 15:31
2F:推 yyc2008:谢谢chen大 很很清楚 还有应该是dk没错 我打错了.... 11/14 16:27