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角動量算符(angular momentum 經營者)是一種算符,類比于經典的角動量。在量子力學里,在原子物理學涉及旋轉對稱性(rotational symmetry)的理論里,角動量算符占有中心的角色。角動量,動量,與能量是物體運動的三個基本特性。
簡介
角動量促使在旋轉方面的運動得以數量化。在孤立系統里,如同能量和動量,角動量是守恒的。在量子力學里,角動量算符的概念是必要的,因為角動量的計算實現于描述量子系統的波函數,而不是經典地實現于一點或一剛體。在量子尺寸世界,分析的對象都是以波函數或量子幅來描述其概率性行為,而不是命定性(deterministic)行為。
數學定義
角動量是厄米算符
在量子力學里,每一個可觀察量所對應的算符都是厄米算符。角動量是一個可觀察量,所以,角動量算符應該也是厄米算符。讓我們現在證明這一點,思考角動量算符的 x-分量
對易關系
角動量算符算符與自己的對易關系
角動量平方算符與角動量算符之間的對易關系
哈密頓算符與角動量算符之間的對易關系
在經典力學里的對易關系
在經典力學里,角動量算符也遵守類似的對易關系:
本征值與本征函數
采用球坐標。展開角動量算符的方程:
參考資料 >