4.8 自由空間中のダイアディック・グリーン関数による電磁界
一様媒質の自由空間において,散乱体がなく,電流源$\VEC{J}$のみがある場合,ダイアディック・グリーン関数を用いた電磁界の表示式の積分範囲$V$は無限空間にとり,面積分は無限遠ゆえ放射条件よりゼロとなる.
したがって,電界$\VEC{E}$および磁界$\VEC{H}$は,自由空間のダイアディック・グリーン関数$\DYA{G}_{e0} (\VEC{r},\VEC{r}')$,$\DYA{G}_{m0} (\VEC{r},\VEC{r}')$を用いた体積積分の項のみで表され,次のようになる.
\begin{eqnarray}
\VEC{E}(\VEC{r}')
&=& -j\omega \mu \int _V \VEC{J}(\VEC{r}) \cdot \DYA{G}_{e0} (\VEC{r},\VEC{r}') dV
\\
\VEC{H}(\VEC{r}')
&=& \int _V \VEC{J}(\VEC{r}) \cdot \nabla \times \DYA{G}_{e0} (\VEC{r},\VEC{r}') dV
\nonumber \\
&=& \int _V \VEC{J}(\VEC{r}) \cdot \DYA{G}_{m0} (\VEC{r},\VEC{r}') dV
\end{eqnarray}
いま,$\VEC{r}$と$\VEC{r}'$を交換すると,
\begin{eqnarray}
\VEC{E}(\VEC{r})
&=& -j\omega \mu \int _V \VEC{J}(\VEC{r}') \cdot \DYA{G}_{e0} (\VEC{r}',\VEC{r}) dV'
\\
\VEC{H}(\VEC{r})
&=& \int _V \VEC{J}(\VEC{r}') \cdot \nabla \times \DYA{G}_{e0} (\VEC{r}',\VEC{r}) dV'
\nonumber \\
&=& \int _V \VEC{J}(\VEC{r}') \cdot \DYA{G}_{m0} (\VEC{r}',\VEC{r}) dV'
\end{eqnarray}
ダイアディックのスカラ積の性質より,
\begin{eqnarray}
\VEC{E}(\VEC{r})
&=& -j\omega \mu \int _V \big( \DYA{G}_{e0} (\VEC{r}',\VEC{r}) \big) ^T \cdot \VEC{J}(\VEC{r}') dV'
\\
\VEC{H}(\VEC{r})
&=& \int _V \big( \DYA{G}_{m0} (\VEC{r}',\VEC{r}) \big) ^T \cdot \VEC{J}(\VEC{r}') dV'
\end{eqnarray}
自由空間中のダイアディック・グリーン関数(the free-space dyadic Green functions)の対称性(symmetrical property)より,
\begin{eqnarray}
\VEC{E}(\VEC{r})
&=& -j\omega \mu \int _V \DYA{G}_{e0} (\VEC{r},\VEC{r}') \cdot \VEC{J}(\VEC{r}') dV'
\\
\VEC{H}(\VEC{r})
&=& \int _V \DYA{G}_{m0} (\VEC{r},\VEC{r}') \cdot \VEC{J}(\VEC{r}') dV'
\nonumber \\
&=& \int _V \nabla \times \DYA{G}_{e0} (\VEC{r},\VEC{r}') \cdot \VEC{J}(\VEC{r}') dV'
\end{eqnarray}