Гринова функција

Извор: testwiki
Пређи на навигацију Пређи на претрагу

Гринова функција -{G(x,x')}- је решење линеарне диференцијалне једначине облика: DxG(x,x)=δ(xx), где је -{D_x }- диференцијални оператор, а -{δ(x-x')}- Делта функција. Може се рећи да је Гринова функција одговор система на јединичну побуду.[1]

Гринове функције су добиле назив по британском математичару Џорџу Грину који их је увео у математику 1830-их година. Метод Гринових функција има примењују у математици и физици при решавању разних врста диференцијалних једначина.

Особине

Гринова функција није једнозначно одређена. За њено одређивање потребно је додати одређени гранични услов, а најчешће се наметају Дирихлеов или Нојманов гранични услов.

  • Дирихлеов гранични услов захтева да Гринова функција на граници буде једнака нули. Последица оваквог захтева је да је Гринова функција симетрична по r и r, тј. да је G(r,r)=G(r,r).
  • Нојманов гранични услов подразумева да је извод Гринове функције у правцу нормале једнак 4πS.

Поасонова једначина

Гринова функција за Поасонову једначину:

ΔG(r,r)=4πδ(3)(rr)

има опште решење:

G(r,r)=1|rr|+F(r,r),

где је F(r,r) решење хомогене диференцијалне једначине: ΔF(r,r)=0

Метод Гринових функција

Метод Гринових функција се уводи за решавање диференцијалних нехомогених једначина које су линеарне. Метод се састоји у томе да се аналогна једначина увођењем Гринове функције уместо почетне решава за јединичну побуду уместо за нехомоген део, и онда се укупно решење добија суперпозицијом, што је еквивалентно Хајгенсоновом принципу у таласима и оптици.

Пример

Стационарна Шредингерова једначина има облик:

(Δ+k02)Ψ(n)(r)=J(n)(r),

где је J(n)(r) позната функција.

Ова једначина се може решити методом Гринових функција. Дакле, решавамо аналогну једначину с тим што непознату функцију замењујемо Гриновом функцијом, а нехомоген део с десне стране једначине замењујемо Делта функцијом.

(Δ+k02)G(r,r)=δ(rr).

Таласна функција преко Гринове функције је изражена као:

Ψ(n)(r)=G(r,r)J(n)(r)d3r,

што се може лако проверити убацивањем у почетну једначину.

Како су сви чланови у једначини са Гриновом функцијом инваријантни на транслације, то ни Гринова функција не зависи експлицитно од координата:

G(r,r)=G(rr),

а једначина се може решити развојем у Фуријеов интеграл:

G(r,r)=G(rr)=1(2π)3c(k)eik(rr)d3k,

где коефицијенте у развоју добијамо преко инверзног Фуријеовог интеграла.[2]

Види још

Референце

Шаблон:Reflist

Спољашње везе

Шаблон:Нормативна контрола

  1. Електродинамика Шаблон:Wayback, Воја Радовановић, pp. 113-116, Физички факултет, децембар 2014, приступљено: 21. август 2015.
  2. Борнова апроксимација, pp. 201-204, Квантна механика, Маја Бурић, јун 2015