W punkcie (W.3) wprowadzenia zapowiedziane było przedstawione tu wyprowadzenie zapisu
pól E i B w postaci wektora zespolonego. | |
, | (1.10) |
możemy zróżniczkować obie strony obu równań względem czasu 't ' | |
, | (1.11) |
i możemy ponownie wykorzystać (1.10) i wstawić do (1.11) , | |
przez co otrzymujemy | |
, | (1.12) |
Ponieważ zakładaliśmy, że rozważamy równania (1.10) bez źródeł to ∇∙ ( ∇∙ B⃗ ) = 0 i ∇∙ ( ∇∙ E⃗ ) = 0 ale pozostawienie tych wyrazów nie zmienia faktu, że równania (1.12) mają identyczną postać, zmienne B⃗ oraz E⃗ są rozdzielone a same równania mają znaną postać równania fali. Mimo że w równaniach (1.10) są różne znaki, to w równaniach (1.12) już nie ma różnicy, co nie powinno być zaskoczeniem, bo jak zauważono w poprzedniej książce (Fizyka 2), jednoczesna zmiana znaków w równaniach (1.10) daje ten sam wynik (1.12), bo jest tylko zmianą definicji dodatniego kierunku iloczynu wektorowego i ma to związek z tak zwanym prawoskrętnym lub lewoskrętnym układem odniesienia. Interesującym zagadnieniem było – jak z różniących się równań (1.10) powstają takie same postacie równań końcowych a szczególnie w którym momencie następuje to zrównanie? Aby znaleźć odpowiedź na tak postawione pytanie równania (1.10) zastąpiono sumą i różnicą tych równań, mnożąc je odpowiednio przez współczynniki a i b . | |
- suma | (1.13) |
- różnica | (1.14) |
Po wprowadzeniu pewnego uporządkowania mającego na celu wyróżnienie zmiennej E mamy | |
, | (1.15) |
. | (1.16) |
Powstały nam cztery nowe zmienne | |
, , oraz . | (1.17) |
Ilość tych zmiennych mogłaby być mniejsza gdyby tak dobrać a i b, które są dowolne, aby | |
. | (1.18) |
To jest możliwe gdy | |
(1.19) | |
co daje | |
czyli | (1.20) |
Taką samą zależność otrzymamy, gdy zażądamy, aby | |
. | (1.21) |
Zatem możemy przyjąć dowolnie | |
lub . | (1.22) |
W ten sposób otrzymujemy sugestię, że zamiast czterech zmiennych wymienionych w (1.17) wystarczająca jest jedna, którą nazwiemy P⃗ | |
lub , | (1.23) |
gdzie a jest dowolną liczbą zespoloną, ale z uwagi na łatwość przekształcenia odwrotnego, czyli odzyskiwania wartości B ⃗ oraz E ⃗ korzystne jest, aby to była wartość tylko rzeczywista lub tylko urojona. W książce preferowana jest wartość , ponieważ wtedy krótsze są wzory a nowa zmienna jest wtedy równa | |
lub . | (1.24) |
Należy zauważyć, że gdy wybieramy
, to wtedy , i obowiązuje zależność | |
, | (1.25) |
gdy wybieramy
, to wtedy , i obowiązuje zależność | |
. | (1.26) |
Jak zaznaczono wcześniej ten wybór jest związany z wyborem lewoskrętnego lub prawoskrętnego układu odniesienia. |