Условия излучения Зоммерфельда

Уравнение Гельмгольца[1]:

${\displaystyle \Delta U+k^{2}U=f}$

- имеет не единственное решение в классе (обобщённых) функций, обращающихся в нуль на бесконечности. Чтобы выделить класс единственности решения (из соображений удобства выбрать конкретное решение) в неограниченных областях, необходимо потребовать дополнительных ограничений решения на бесконечности. Этими ограничениями и явились условия излучения Зоммерфельда:

${\displaystyle u(x)=O\left({\frac {1}{|x|}}\right),\quad {\frac {\partial u(x)}{\partial |x|}}-iku(x)=o\left({\frac {1}{|x|}}\right),\quad |x|\to \infty \qquad \left(1\right)}$

или

${\displaystyle u(x)=O\left({\frac {1}{|x|}}\right),\quad {\frac {\partial u(x)}{\partial |x|}}+iku(x)=o\left({\frac {1}{|x|}}\right),\quad |x|\to \infty \qquad \left({\overline {1}}\right)}$.

Условия излучения ${\displaystyle \left(1\right)}$ отвечают уходящим на бесконечность волнам, а условия ${\displaystyle \left({\overline {1}}\right)}$ волнам приходящим из бесконечности. Для гармонических функций ${\displaystyle \left(k=0\right)}$ условия излучения вытекают из единственного требования: ${\displaystyle u\left(\infty \right)=0}$. Также можно показать, что при ${\displaystyle k>0}$ всякое решение однородного уравнения Гельмгольца, удовлетворяющее второму из условий ${\displaystyle \left(1\right)}$ или ${\displaystyle \left({\overline {1}}\right)}$, удовлетворяет и первому условию: ${\displaystyle u(x)=O\left({\frac {1}{|x|}}\right)}$

Примечания

1. Владимиров В.С. "Уравнения математической физики", М., "Наука", 1981, с.438-439

Литература

• A. Sommerfeld. Die Greensche Funktion der Schwingungsgleichung // Jahresbericht der Deutschen Mathematiker-Vereinigung. — 1912. — Vol. 21. — P. 309—353.
• S. H. Schot. Eighty years of Sommerfeld's radiation condition // Historia Mathematica. — 1992. — Vol. 19. — P. 385—401.
• С. В. Молодцов. Условия излучения Зоммерфельда // Физическая энциклопедия