§ б . З а д н и й ф р о н т в о л н ы
Ф ормула
К ирхгоф а
позволяет
обнаружить
интересную
о с о б е н н о с т ь
явления
распространения волн в трехмерном
п р о ст р а н ст в е — возникновение
так
называемого
заднего
фронта
полны. О со б е н н о ст ь эту нетрудно выявить, исходя
из т о г о , что ф ормула К ирхгоф а содерж ит интегрирование
т о л ь к о п о сф ере перем енного радиуса.
Я сно, что в формуле К ирхгоф а и ( х , t) = 0, если tp0(z )= ^ O ,
<р, (
2:) = 0 при z ( p St' Допустим теперь, что начальные ф унк
ции отличны о т нуля тол ьк о в нек оторой области D п р о
странства Е$ (рис. 47). П усть точка х находится, например,
вне области D. Обозначим через В и 8ц соответствен н о наи
меньшее и наибольшее расстояния о т точки х д о точек гра
ницы области D.
В моменты времени,, близкие (< начальному, именно пока
t
8, сф ера St не пересекается с обл астью D (сф ера Stt на
рис. 47), на этой сфере, начальные функции равны нулю и
и (х ,
0 = 0. Если 8 < ^ / < ^ о 1( т о сф ера St пересекает обл асть D
(сф ера Sf3 на рис. 47); на той
части сферы St, которая лежит
внутри D, начальные функции
отличны
о т
тож дественного
нуля
и,
в ообщ е
говоря,
и
(jc, t) ф 0. Оба эти случая
были выявлены нами в свое
время, в § 5 гл. 21, для вол
н о в ого уравнения в простран
стве л ю б о г о числа измерений.
П усть теперь
С ф е
ра St не пересекается с о б
ластью D (сф ера Sit на рис. 4 7 ) и опять и (лг, t) — 0; точка х
находилась в состоянии возмущения в течение пром еж утка
времени 8 < ^ < ^ 8 , й затем вернулась в состоян и е покоя.
Если р а ссм о !р е ть колеблю щ ую ся с р е д у в момент времени,
не слиш ком близкий к начальному, т о мы обнаруж им в это й
ср еде точки трех типов; одни точки находятся в п ок ое,
п отом у что возмущение до них ещ е не дош л о, др уги е точки
находятся в состоянии возмущения, третьи опять находятся
в пок ое — через эти точки возмущ ение уж е п рош л о. П ер ед
ний ф ронт волны (см. § 5 гл. 2 1 ) определяет обл асть, д о
к о то р о й возмущение еще не дош л о, о т области, находящейся
в состоянии возмущения. П ов ер х н ость , отделяющ ая обл а сть
возмущения о т области, через к о т о р у ю
возмущ ение уж е
прош ло,
называется
задним
ф рон том
волны.
Если,
как
мы э т о сделали выше, обозначить через 8, наибольш ее р а с
стояние
о т
точки х до границы
обл асти D,
т о задний
ф ронт волны проходит через т о ч к у х в момент времени
t —
8,.
Если в ол н овое уравнение имеет вид
-^5 — а9Ди = 0,
Do'stlaringiz bilan baham: |