球形腔体模态的零频率极限:关于 v=1 的形式端点
光学
2025-12-24 v1 经典物理
摘要
球形腔体的横磁(TM)模态满足将角度本征值 与共振频率通过球形玻尔兹曼函数导数的零点相联系的色散关系。对该色散关系在 处进行解析延拓可得形式上的零频率端点,其中 具有根 。我们详细考察了这一极限,表明虽然数学上定义明确,但该端点不对应实际的电磁模态。角度 Sturm-Liouville 算子的正性将物理本征值限制在 ,将 置于不可接受的谱中。我们演示即使在这一极限下,所有电磁场分量都为零,尽管底层的 Debye势 仍然非平凡,并在原点处表现出偶极子类型奇点。这种势与场之间的区别反映了在球对称配置下 curl-curl 算子的核结构。该分析阐明了在球形几何中 propagating 电磁模态与静电场配置之间的边界,将形式端点与腔体量子化中关于模态计数的长期问题联系起来。
引用
@article{arxiv.2512.20123,
title = {The Zero-Frequency Limit of Spherical Cavity Modes: On the Formal Endpoint at v=1},
author = {Mustafa Bakr and Smain Amari},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.20123},
year = {2025}
}