10.角动量的本征值和本征函数

如题所述

第1个回答  2022-07-23
太难了,角动量真的是太难整了。感觉要花不少功夫。

首先,把前面的内容又复习了一遍,推了推对易关系,把张量表示回顾了一下。然后,继续往下看,本征值,分为z方向分量的本征值,和角动量平方的本征值,因为有两个量,所以使用两个符号来表示,M,L。M代表分量本征值,L代表平方本征值,是分量本征值的上界,一般就讲,这个系统具有角动量L,含义就是,平方本征值为L(L+1)。但是,对于角动量为L的能级,其实可以取2L+1个不同的态(因为M还未确定,M=L,L-1,...,-L+1,-L),这些态能量相等,也就是这个能级有2L+1重简并。

然后是各算符的矩阵元,这一块牵扯很多,说实话,我也没看懂,只有特定的态之间的跃迁是允许的,即矩阵元不为零。但为什么呢?因为是对角形式,其实就是实数,所以是任意交换的,提到积分外面,所以矩阵元就变成了不同本征值对应的本征函数的内积了,结果就是0。于是算符 就只能实现本征值的提升 ,另一个算符 。其他形式的态的跃迁是不允许的。

接着是本征函数,求解球坐标下的本征方程的解,一大堆公式,又引入了球谐函数,角动量对应的本征函数就是球谐函数,得到了连带勒让德多项式表示的本征函数。这些太复杂了,而且并不是重点。

最后是矢量的矩阵元,给出了一堆的公式,很长。其间频繁的使用狄拉克记号表示的跃迁矩阵元,感觉看得云里雾里的。

先到这吧,这也算学习中遇到的第一个比较大的困难了,需要学习和验证很多东西,特殊函数理论没必要专门去看,毕竟即使看了,推导依然是很困难或者说很繁琐的事情,其实,这些东西也并不影响本质的东西,本质就是一些性质,这些函数不过是这些性质的载体,不应该本末倒置。或许学到后面就豁然开朗了。不过,之后的内容可能就要反复看,才能看明白了,想要迅速解决是不太可能了。