怎么写波动方程

1. 怎样理解波动方程 波动方程 或称波方程是一种重要的偏微分方程,它通常表述所有种类的波,例如声波,光波和水波 。
它出现在不同领域,例如声学,电磁学,和流体力学 。波动方程的变种可以在量子力学和广义相对论中见到 。
历史上,象乐器那样的振动弦问题曾被很多科学家研究,包括达朗贝尔,欧拉,丹尼尔·伯努利,和 拉格朗日。对于一个标量quantity u的波动方程的一般形式是: { \partial^2 u \over \partial t^2 } = c^2 \nabla^2u 这里c通常是一个固定 常数,也就是波的传播速率(对于空气中的声波大约是330米/秒,参看音速) 。
对于弦的振动,这可以有很大的变化范围:在螺旋弹簧上(slinky),它可以慢到1米/秒 。但若c作为波长的 函数 改变,它应该用 相速度 代替: v_\mathrm = \frac{\omega}. 注意波可能叠加到另外的运动上(例如声波的传播在 气流 之类的移动媒介中) 。
那种情况下,标量u会包含一个马赫因子 [1] (对于沿着流运动的波为正,对于 反射波 为负) 。u = u(x,t),是振幅,在特定位置x和特定时间t的波强度的一个测量 。
对于 空气 中的声波就是局部气压,对于振动弦就使从静止位置的位移 。\nabla^2 是相对于位置 变量 x的 拉普拉斯算子。
注意u可能是一个标量或向量 。对于一维标量波动方程的一般解是由 达朗贝尔 给出的: u(x,t) = F(x-ct) + G(x+ct) 其中F和G为任意函数,分别对应于前进行波,和后退行波 。
要决定F和G必须考虑两个初始条件: u(x,0)=f(x) u_{,t}(x,0)=g(x) 这样达朗贝尔公式变成了: u(x,t) = \frac{f(x-ct) + f(x+ct)} + \frac \int_^{x+ct} g(s) ds 在经典的意义下,如果f(x) \in C^k并且g(x) \in C^则u(t,x) \in C^k. 一维情况的波动方程可以用如下方法推导:想象一个 质量 为m的小 质点 的队列,互相用长度h的 弹簧 连接 。弹簧的硬度为k : 这里u (x)测量位于x的质点偏离平衡位置的距离 。
对于位于x+h的质点的运动方程是: m{\partial^2u(x+h,t) \over \partial t^2}= kLINK 其中u(x)的时间依赖性变成显式的了 。
2. 怎么把振动方程转化波动方程 首先你得知道波传播的速度,因为振动速度和波传播的速度是不一样的,二者之间没有任何关系 。
知道了波的传播速度之后,确定原点,确定初相位记为w0 。
波速*振动周期=波长记为x,振动方程的最大位移是波的H振幅记为A则波的方程可以写成Asin(nx+w0)
波动方程的本质是振动方程,形式上自然一样,他们的区别就在于,振动方程描述的是一个质点在任意时刻偏离平衡位置的位移,而波动方程描述的是任意一个质点在任意时刻偏离平衡位置的位移,这个任意时刻用变量t来表示,任意位置用变量x来表示,求解方法完全是求解振动方程的方法,首先确定一个参考点,一般选择坐标原点,根据初始条件写出它的振动方程,然后在右侧任选一点,坐标为x,这一点的振动方程和原点的振动方程对比,振幅一样,角频率一样,唯一不一样的是初相位,而相位差可以根据这两个点的距离来确定,即相位差等于距离除以波长再乘以2PI(圆周率),同时,沿着波的传播方向相位越来越小 。记住,波动方程就是振动方程 。函数图如下:
3. 谁知道“薛定谔方程”怎么写,怎么用 E.薛定谔提出的量子力学基本方程。
建立于 1926年 。它是一个非相对论的波动方程 。
它反映了描述微观粒子的状态随时间变化的规律,它在量子力学中的地位相当于牛顿定律对于经典力学一样,是量子力学的基本假设之一 。设描述微观粒子状态的波函数为Ψ(r,t),质量为m的微观粒子在势场U(r,t)中运动的薛定谔方程为 。