对于2点链的情况给出格林函数G12的表达式详细
推导过程如下:
首先,根据定义,2点格林函数G12表示在点1和点2之间放置一个单位源时,在无穷远处的响应。即:
$$G_{12} = \lim_{|\mathbf{r}| \rightarrow \infty} G(\mathbf{r}_1, \mathbf{r}_2)$$
其中,$\mathbf{r} = \mathbf{r}_1 - \mathbf{r}_2$。
其次,根据泊松方程和格林函数的定义,有:
$$\nabla^2 G(\mathbf{r}_1, \mathbf{r}_2) = -\frac{1}{\epsilon_0} \delta(\mathbf{r}_1 - \mathbf{r}_2)$$
其中,$\epsilon_0$为真空介电常数。在2点链的情况下,我们可以假设点1和点2分别位于$z=0$和$z=d$的平面上。
考虑到坐标系的对称性,我们可以将问题转化为求解垂直于平面的分量$G_z$。因此,我们有:
$$\frac{\partial^2 G_z}{\partial x^2} + \frac{\partial^2 G_z}{\partial y^2} + \frac{\partial^2 G_z}{\partial z^2} = -\frac{1}{\epsilon_0} \delta(x)\delta(y)\delta(z-d)$$
根据问题的对称性,我们可以假设$G_z$具有形式$G_z(x,y,z) = G(z)\sin(kx)\sin(ky)$,其中$k$为任意常数。代入上式得到:
$$\frac{d^2 G}{dz^2} - k^2 G = -\frac{1}{\epsilon_0} \delta(z-d)$$
根据边界条件$G(0) = G(d) = 0$,我们可以解得$G(z)$的形式:
$$G(z) = -\frac{1}{4\pi\epsilon_0} \frac{1}{\sqrt{z(d-z)}}$$
将其代入$G_{12}$的定义式,得到:
$$G_{12} = -\frac{1}{4\pi\epsilon_0} \lim_{|\mathbf{r}| \rightarrow \infty} \frac{1}{|\mathbf{r}|} \frac{1}{\sqrt{z(d-z)}}$$
在无穷远处,$|\mathbf{r}| \rightarrow \infty$,$z$也趋近于无穷远,因此可以将$\sqrt{z(d-z)}$近似为$zd$,得到:
$$G_{12} = -\frac{1}{4\pi\epsilon_0} \lim_{|\mathbf{r}| \rightarrow \infty} \frac{1}{|\mathbf{r}|} \frac{1}{zd} = 0$$
因此,在2点链的情况下,格林函数$G_{12}$为0
原文地址: https://www.cveoy.top/t/topic/cppl 著作权归作者所有。请勿转载和采集!