静黑洞时空中的电磁波传播：基于 Schwarzschild 坐标系的有效折射率描述
广义相对论与量子宇宙学
2026-04-10 v1 高能物理 - 理论
数学物理
math.MP
摘要
本文在 Schwarzschild 坐标系中，对电磁波在静、球对称黑洞时空中的传播作出完整的协变且规范无关的表述。从曲线背景上的无源麦克斯韦方程出发，电磁扰动根据奇偶性进行分解，并系统地化约为规范动力学变量，而无需引入辅助坐标变换或视界正规变量。两种轴向和极向模分别满足相同的奇偶性无关的主方程，其精确等谱性自然地作为麦克斯韦理论在四维空间中的直接结果。通过合适的场变量重定义消除一阶导数项，径向动力学被转化为 Helmholtz 类型方程，这激励引入描述引力红移、曲率效应和角动量统一光学框架的有效、位置和频率依赖的折射率。专门化于 Schwarzschild 几何后，我们获得折射率的闭式解析形式并分析其在近视界、中间和渐近区域的行为。该描述为电磁消隐与黑洞时空中的传播提供了透明且具有物理直观性的解释，并为更一般静力学背景下的波光学、半经典和数值研究奠定了稳健的基础。
引用
@article{arxiv.2604.07371,
title = {Electromagnetic wave propagation in static black hole spacetimes: an effective refractive index description in Schwarzschild geometry},
author = {Abdullah Guvendi and Omar Mustafa Semra Gurtas Dogan and Hassan Hassanabadi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.07371},
year = {2026}
}