Description

Die gesamte Kontinuums- und Wellenphysik wird beherrscht von partiellen Differentialgleichungen, die mit Ausnahme der hydrodynamischen Grundglei- chungen linear sind, und in ihrem einfachsten Fall, in der Akustik, Optik und Elektrodynamik, die Form 2 1 8 s (0.1) ll.s=_-- 2 2 c 8t besitzen (Wellengleichung). Dabei ist der LAPLAcEsche Operator ll. im räumlichen Fall durch (0.2) gegeben. x, y und z bezeichnen die Ortskoordinaten in einem rechtwinkligen kartesichen Koordinatensystem, t ist die Zeit. Die Größe c hat die Dimension einer Geschwindigkeit und ist in vielen Fällen konstant. s ist eine geeignete, dem jeweiligen Problem entsprechende Größe. Es kann sich dabei auch um einen Vektor handeln. Die GI. (0.1) steht dann für drei Komponentengleichungen. Bei zweidimensionalen (ebenen) bzw. eindimensionalen Ausbreitungsproblemen kann man durch geeignete Wahl des Koordinatensystems GI. (0.2) u. U. auf nur eine partielle Ableitung reduzieren. Für ein gegebenes physikalisches Problem stellt sich dann die mathematische Auf- gabe, GI. (0.1) unter Berücksichtigung von Anfangs- und Randbedingungen zu integrieren. In der Literatur findet man eine Vielzahl von speziellen Lösungen und auch Methoden, in komplizierteren Fällen durch Reihenentwicklungen Lösungen zu ermitteln. Ferner kann man zeigen, daß durch Vorgabe von genügend vielen Bedingungen, die physikalisch sinnvolle Aussagen enthalten, die Lösung ein- deutig bestimmt ist. Wegen dieser Eindeutigkeit der Lösung kann man nun Analogieschlüsse machen.