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Elettrodinamica classica/Sviluppo in multipoli

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Indice del libro

Cominciamo dal caso non relativistico. Supponiamo che la corrente jμ vari apprezzabilmente su scale di tempo dell'ordine di un dato T0, ossia Δjμjμ se ΔtT0. Se dunque ny fosse piccolo rispetto a T0 potremmo trascurarlo nella valutazione di jμ; ma quand'è che questo è vero? Cerchiamo innanzitutto un modo per stimare T0.

Esempio: jμ è la corrente generata da particelle cariche in moto con velocità v contenute in una regione di spazio finita di dimensione . In questo caso l'unica stima ragionevole di T0 è:

T0=v

Per poter eseguire l'approssimazione non relativistica, dunque, abbiamo bisogno che nyT0. Poiché |y|<, ciò è verificato se T0=/v, ossia se v1, che è proprio il caso non relativistico.

Esempio: jμ è una corrente di lunghezza d'onda λ, ossia di periodo T0=λ, che è anche il tempo caratteristico. Pertanto, ny è trascurabile se è piccolo rispetto a λ, e ciò è vero se λ, con dimensioni del sistema.

In casi come questi, dunque, si può espandere ny:

Aμ(x)14πrjμ(tr;y)d3y+14πrny0jμ(tr;y)d3y+O((ny)2)

o, reintroducendo le c:

Aμ(x)14πrcjμ(trc;y)d3y+14πrc2ny0jμ(trc;y)d3y++O((nyc)2)

I termini di questo sviluppo si dicono multipoli, e il tipo di approssimazione prende un nome diverso in base a quali termini si trascurano e quali no.