費馬原理中的變分為0如何理解呢?

時間 2021-06-02 16:38:52

1樓:起個名兒好難

如果是物理系,大一大二用到變分法的時候很少,也就幾何光學這裡提到一下,就是題主提到的這個。但是幾何光學不是光學的主要內容,而且在幾何光學裡有一些成像公式和光線的傳播矩陣,基本不會讓直接用變分原理來計算,所以知道一點就行了。大二數學物理方法裡會講到,所以不用擔心。

如果是別的專業,就更不用擔心了,用到的就更少了。

具體的變分原理,晚上有時間的時候再寫。

2樓:qfzklm

既然是理解和使用,那麼就算一些具體的例子六自己體會就行。。變分無他,唯引數化爾。。你只要先假定路徑的形式,其中依賴一些引數,接下來變分就跟直接對引數的微分是一樣的了。。

╮(╯_╰)╭

當然,這不是嚴格的變分,只是把那個泛函中的函式給限制住了,有具體的引數可以做簡單的計算了而已。。概念都是類似的,只是嚴格的變分其處理的方式不同而已。。

3樓:如是我聞

這就是乙個泛函求極值問題。這裡折射率是連續變化的,可以視為乙個函式。它沿AB的積分即是總光程,對於每乙個連續變化的折射率n,它是乙個確定的數,即光程是折射率函式的泛函。

你可以模擬函式,想象乙個函式空間,空間中的每個點都對應乙個函式。你可以畫出類似函式影象的泛函影象。泛函取極值的條件與函式類似,即變分(類似於函式的微分)為零。

就費馬原理來說,AB間光可能的傳播路徑是無數個,但是真實情況是,光的路徑是光程取極值的路徑。(光程是極大值、極小值或常數。)

你不理解的原因可能不是出在物理上,而是沒學過變分法。關於變分法的知識很重要,以後學習分析力學,會學最小作用量原理,也會用到變分法。如果沒有相關的數學知識,學起來會很吃力。

如果是讀朗道《力學》這種書,估計剛開頭沒多久就跪了。

我個人也沒有認真學習過變分法,這個答案只是用函式來做模擬,缺乏研謹,也很有可能存在錯誤。建議題主還是認真學習變分法。老大中的《變分法基礎》還不錯,可以看看。

如果嫌厚的話,一些數學物理方法教材中也會簡單講解。

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