Retardierte Potentiale

Retardierte Potentiale
2=∆−
1 2
∂
c2 t
Aufgabe
Lösung der Wellengl. 2ψ = −4πf
,
Greensche
Funktion
Elementarlösung. für “Punktblitz”
2G(r−r′ , t−t′ ) = −4πδ 3 (r−r′)δ(t−t′ )
,
ψ ∈ {Φ, Ax , Ay , Az }
′
Translationsinv. ←→ nurZ x = r−r′ , Zeittransl.inv. ←→ nur
Z τ = t−t
dω
Fourierdarst.: G(x, τ ) =
G̃(x, ω)e−ıωτ ←→ G̃(x, ω) = dτ eıωτ G(x, τ )
2π
Z
ω
dτ eıωτ ... auf Wellengl. =⇒
∆ + k 2 G̃ = −4πδ 3 (x) , k =
c
2
g
∂
∆ = rotationsinvariant =⇒ G̃ =
=⇒
+ k 2 g = 0 für r > 0
2
r
∂r
±ıkr
e
& Normierung bei r −→ 0 (ε-Kugel)
=⇒ g = e±ıkr =⇒ G̃ ∝
r
′
ω
e±ık|r−r |
, k=
G̃ (r−r , ω) =
=⇒
′
|r−r |
c
Z
1 r
cδ(r ± τ )
1
dω
r
(±)
Fourier-Rück. G (r, τ ) =
exp ±ıω −ıωτ = δ ∓ τ =
r
2π
c
r c
r
(±)
=⇒
′
cδ |r−r′| ∓ c(t−t′ )
G(±) (r−r′, t−t′ ) =
|r−r′|
G(+) ←→ |r−r′| = c(t−t′ ) > 0
retardiert
(−)
′
′
G
←→ −|r−r | = c(t−t ) < 0 avanciert
allgemeine
Lösung
ψ(r, t) = ψhom (r, t) +
Z
d3 r ′ dt′ G(+) (r−r′, t−t′ )f (r′ , t′ )
homogene Lsg. 2ψhom = 0
←→
Anfangsbedingungen
für Φ & A mit Anfangsbedingung Φ = 0 & A = 0:
Z
′
′
3 ′
′ cδ |r−r | − c(t−t )
Φ(r, t) = d r dt
ρ(r′ , t′ )
′|
|r−r
Z
′
′
cδ
|r−r
|
−
c(t−t
)
1
d3 r ′ dt′
j(r′ , t′ )
A(r, t) =
c
|r−r′|
Punktteilchen
Bahn r0 (t′ )
=⇒
=⇒
Φ(r, t) =
ρ(r′ , t′ ) = eδ 3 (r′ − r0 (t′ ))
e
, tret = t − |r−r0(tret )|/c
|r−r0(tret )|
analog für j & A
←→
2ψ = −4πf