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关于达朗贝尔方程的数学解及物理意义

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关于达朗贝尔方程的数学解及物理意义
对于这里的数学描述,都是在笛卡尔参考系内进行的表达。
一,参速不变原理
在一维X轴上,设线段x0在时间t内以u速运动,则线段x0的总长度为
x = x0 + u.t
..........................................................................................1式
根据参速c的不变性,有x= c.t,x0= c.t0,则上式可表示为
x = x0 + u.x/c
对于粒子做圆周运动, 设r0为圆周半径,有
r2 = r02 + (u.t)2
.........................................................................................2式
把r= c.t,r0= c.t0代入上式,得
r2 = r02/ (1-u2/c2)

t2 = t02/ (1-u2/c2)
..........................................................................................3式
比如在回旋加速器中,电子在磁场中做圆周运动,可以


1楼2020-11-19 10:52回复
    把22式代入20式、21式,得
    ▽2A-εμ ∂2 A/∂2t =-μ.j
    ▽2φ-εμ ∂2φ/∂2t =-ρ/ε
    .........................................................................................23式
    这就是运动电子电磁势的达朗贝尔方程。
    很显然,上面达朗贝尔方程电子电磁势的数学解为如下形式
    φ(r,t ) = -∮∮ρds/ε+∮Edr+φ0 .exp[i ω.(t±r/c)]
    A(r,t ) = -∮∮jds+∮Bdr+A0 .exp[i ω.(t±r/c)]
    .........................................................................................24式
    第一项表示运动电子的静电磁势,第二项表示运动电子匀速状态下的恒定的电磁矢势,第三项表示运动电子在变速状态下的辐射或吸收的电磁矢势。
    当ρ=0时,电磁势的解可表示为
    φ(r,t )= ∮Edr+φ0 .exp[i ω.(t±r/c )]
    A(r,t ) = ∮Bdr+A0 .exp[i ω.(t±r/c )]
    .........................................................................................25式
    可令∮Edr=nφ,∮Bdr=nA,则得
    φ(r,t )= nφ+φ0 .exp[i ω.(t±r/c )]
    A(r,t ) = nA+A0 .exp[i ω.(t±r/c )]
    .........................................................................................26式
    其中φ,A分别为常矢。电磁势波波函数已经包含了电磁场的存在。电磁波在传播过程中与光波的物理性质相似。


    7楼2020-11-19 10:55
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      2025-08-14 22:55:17
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      这就是波函数的量子化公式


      8楼2020-11-19 10:56
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        这个没有人讨论么?


        来自手机贴吧9楼2020-11-22 15:20
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          四,达朗贝尔方程的数学解
          在笛卡尔坐标系中,在y—X轴上,设函数y的达朗贝尔方程为
          d2y/dx2-(1/c2)d2y /dt2= f(x)
          .........................................................................................27式
          当 f(x)=a常数时,其解为
          y(x,t )=ax2/2+bx+y0 [sin (ω.t±ω.x/c )+cos(ω.t±ω.x/c )]

          y(x,t )=ax2/2+bx+y0 .exp[i ω.(t±x/c )]
          .........................................................................................28式
          可以认为上式是一个复合波函数,表示波函数沿着二次曲线或抛物线的路径传播。图略。
          由于二次曲线中x受波函数约束,所以,在一个周期内,当ω.x/c=2nπ时,则
          X = nλ
          .........................................................................................29式
          λ是波函数的波长,把上式代入21式,中, 得
          y(n)=an2λ2/2+nbλ+y0 .exp(i 2nπ )
          .........................................................................................30式
          这是复合波函数的量子化本征值表达式。图略。
          当 a=0时,波动方程的解为


          10楼2020-11-23 12:40
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            y(x,t )=bx+y0.exp[i ω.(t±x/c )]
            .........................................................................................31式
            很显然,波动方程中波函数的传播路径为任意直线。
            那么波函数的量子化本征值表达式为
            y(n)=nbλ+y0 .exp(i 2nπ )
            .........................................................................................32式
            当 f(x)不为常数时,其通解可以表示为
            y(x,t )=∫[∫f(x)dx+b]dx+y0 .exp[i ω.(t±x/c )]
            .........................................................................................33式
            对于波函数沿着一般圆锥曲线传播,其微分方程组为
            (y+a/2)d2y/dx2+(dy/dx+b/2) dy/dx +K = 0
            d2y/dx2-(1/c2)d2y /dt2= 0
            当a= b= 0时,上式化为标准二次圆锥曲线微分方程组
            yd2y/dx2+(dy/dx)2 +K = 0
            d2y/dx2-(1/c2)d2y /dt2= 0
            .........................................................................................34式
            当K = 0时,其解为
            y2=ax
            y(x,t )=y0 .exp[i ω.(t±x/c )]

            y(x,t )=±(ax1/2)+y0 .exp[i ω.(t±x/c )]
            .........................................................................................35式


            11楼2020-11-23 12:40
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              上式表示波函数沿着抛物线的轨迹传播。图略。
              当K ≠ 0时,其解为
              y2=a-kx2
              y(x,t )=y0 .exp[i ω.(t±x/c )]

              y(x,t )=±[(a-kx2)1/2]+y0 .exp[i ω.(t±x/c )]
              .........................................................................................36式
              当K = 1时,波函数沿着圆周的轨迹传播。
              当K < 0时,波函数沿着双曲线的轨迹传播。
              当K > 0时且K ≠1时,波函数沿着椭圆的轨迹传播。图略。
              五,克服势场向心力做功
              设运动电子在外磁场中做圆周运动,则其所受到的洛沦兹力F为
              F=qu×B
              洛沦兹力所受的磁场约束能W为
              W=-∫F.dr=q∫(u×B).dr
              dr为圆心矢径方向,移项,得
              W=qB.∫(u×dr)
              令u=ω×r,L=m0.ωr2/2,得
              W=qB.L/2m0


              12楼2020-11-23 12:41
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                发完了,这是一个完整的东东,十五年才得到这么一点东西,即使物理上有点炒剩饭的嫌疑,但数学上却是推开了一扇门。


                14楼2020-11-23 12:43
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                  2025-08-14 22:49:17
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                  你哪些2是平方,可否用,²,表示一下或用cc表示


                  IP属地:辽宁15楼2020-11-23 22:30
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                    2是平方的意思,但发到帖吧里变形了。


                    来自手机贴吧16楼2020-11-24 09:46
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                      关于达朗贝尔方程的数学解及物理意义
                      对于这里的数学描述,都是在笛卡尔参考系内进行的表达。
                      一,参速不变原理
                      在一维X轴上,设线段x0在时间t内以u速运动,则线段x0的总长度为
                      x = x₀ + ut
                      ..........................................................................................1式
                      根据参速c的不变性,有x= c·t,x0= c·t0,则上式可表示为
                      x = x₀ + u·x/c
                      对于粒子做圆周运动, 设r0为圆周半径,有
                      r² = r₀²+ (u·t)²
                      .........................................................................................2式
                      把r= c·t,r₀= c·t₀代入上式,得
                      r² = r₀²/ (1-u²/c²)

                      t² = t₀²/ (1-u²/c²)
                      ..........................................................................................3式
                      比如在回旋加速器中,电子在磁场中做圆周运动,可以
                      观察到时间周期的延迟效应。
                      对于运动电子的总能量可以表示为复合能量的形式,设运动电子的静止能量E0为
                      E₀= m₀·c²
                      如果电子得到了一个场能量h·ω = p·c,其产生了运动,则运动电子的总能量E为
                      E= m₀·c²+ h·ω

                      E= m₀·c²+ p·c
                      ..........................................................................................4式
                      总能量E为一个复合能量,其中h为普朗克常数。
                      由于电子有静止质量m₀,它的牛顿动能量为
                      W=m₀·u²/²
                      在这里,运动电子所产生的场动量与牛顿动能量显然不是一个物理概念。
                      二,波函数的物理量
                      设一个矢量L可以表示为旋量的形式,则有
                      L = y × u
                      ..........................................................................................5式
                      分别对上式取二次旋度,令u = dr/dt,则得
                      ▽²L - (1/u²)∂²L /∂t²= 0
                      ▽²y - (1/u²)∂²y /∂t²= 0
                      为了方便,只用复数表示,其方程的解可以取
                      L (r,t ) = L₀+L₀₁ ·exp[i ω·(t±r/u )]
                      y(r,t ) = y₀+y₀₁ ·exp[i ω·(t±r/u )]
                      ..........................................................................................6式
                      同理,如果一个矢量波函数都可以表示为速度的旋量场形式。
                      令角动量L的能量为E= L·ω,则
                      E = (r × p)·ω = r·(p×ω)
                      在角动量场中,力F可以定义为
                      F = p×ω
                      ..........................................................................................7式
                      在角动量场中,力F是一个旋量场。
                      设任一角动量场L的达朗贝尔方程为
                      ▽²L - (1/c²)∂²L/∂t²= F/c
                      其上面的解为
                      L(r,t ) = F·r²/c²+∮p·dr+L₀·exp[i ω·(t±r/c )]
                      ..........................................................................................8式
                      动量p为常矢。
                      当F/c=0时,化为波动方程
                      ▽²L - (1/c²)∂²L /∂t²= 0
                      其方程的解可以取
                      L(r,t ) = ∮p·dr+L₀·exp[i ω·(t±r/c )]
                      ..........................................................................................9式
                      令∮p·dr=nh,则得
                      L(r,t ) = nh+L₀·exp[i ω·(t±r/c)]
                      ..........................................................................................10式
                      角动量场是量子化的。
                      不妨假设光子能量场W(r,t ) 的波动方程为
                      ▽²W - (1/c²)∂²W/∂t²= 0
                      ..........................................................................................11式
                      则其解为
                      W(r,t ) = ∮F·dr+W₀·exp[i ω·(t±r/c)]
                      ..........................................................................................12式
                      可令∮F.dr=nh·ω,则得
                      W(r,t ) = nh·ω+W₀·exp[i ω·(t±r/c)]
                      ..........................................................................................13式
                      显然,光子场能量场可以分两部分能量,一是它的量子性场能量,二是它的波动能量场。其能量场,动量场都是可量子化的波粒子。
                      从这里可以看出,一般物质波函数的物理意义并不是唯一确定的。


                      IP属地:辽宁17楼2020-11-24 13:15
                      收起回复
                        由波函数解可知,电磁波是一份一份传播的,对电子作用也是量子化的,电子得到的电场能W=neφ,动量P=neA


                        来自手机贴吧18楼2020-11-24 19:03
                        收起回复
                          波函数可以作为物理背景场的意义。


                          来自手机贴吧19楼2020-11-24 23:12
                          回复
                            所以,引力场的量子化绕不开波函数,也绕不开背景场的存在。背景场保存了其量子化的特点。


                            来自手机贴吧20楼2020-11-24 23:29
                            回复
                              2025-08-14 22:43:17
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                              氢原子光谱的玻尔解法,其能量,动量,角动量都是牛顿的定义。


                              来自手机贴吧21楼2020-11-25 00:59
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