当前课程知识点:量子力学(上) > 第四章 力学量用算符表示 > 4.1 算符及其运算 > 4.1.1 基本的和导出的力学量算符
这一章
我们来研究一下
量子力学里的力学量
最关键的概念就是
在量子力学里边
力学量是用算符来表示的
首先先介绍一下什么是算符
算符就是作用于波函数
把它变成
另一个函数的一个运算
在数学里
算符通常被称为算子
比如说
我们曾经看到过这样的
定态薛定谔方程
那么
这里用红色标记的三个部分
就是三种不同的算符
它们作用于波函数 ψ
把它变成了新的函数
在量子力学里
力学量都用算符来表示
以后我们把
表示力学量 F 的算符
记作 F 上面打一个帽子符号
帽子符号在英语里叫作 hat
所以 有的时候我们就说
F̂
那么
量子力学里的
基本的力学量算符
一个是坐标算符 r̂
其实
它就是 r 这个量本身
也就是说 x̂
就是实变量 x
ŷ 就是变量 y
ẑ 就是变量 z
这是很直接的
另外一个基本算符
就是动量算符
p̂
它是一个微分算符
就是 -iℏ
乘以一个倒三角算符
倒三角这个符号
在英文里念作 nabla
有的时候
我们也说 ∇ 算符
这就是说
动量 p 的三个分量
分别就是 -iℏ
乘以对 x, y, z 的
坐标的偏微分
这就是 ∇
这个算符的定义
当然我们还会在量子力学里
碰到许多其它的力学量
如果这个力学量
在经典力学里边
可以写成为
r 和 p 的一个函数
我们记作力学量 F 等于
函数 f(r,p)
那么这个力学量
在量子力学里对应的算符
就是 F̂ 等于
f(r̂, p̂)
而 r̂ 就是 r 变量自己
p̂ 是
-iℏ∇
这里边有几点要注意
第一
这里所定义的算符
是在坐标表象里的算符
关于表象这个概念
以后
我们还会有进一步的介绍
第二
刚才所说的是
在经典力学里
有定义的力学量
而在量子力学里
有一些力学量
是没有经典力学的对应物的
比如说
宇称和自旋
在这个时候就需要直接从
量子力学的分析出发
来引进它们的算符
我们以后
谈到有关的概念的时候
再做具体的介绍
-引言
--引言
-1.1 普朗克的光量子假说
-1.2 玻尔的原子结构模型
-1.3 德布罗意的物质波假说
-第一章 量子力学的历史渊源--第1周作业
-2.1波函数
-第二章 波函数与薛定谔方程--第2周作业
-2.2 薛定谔方程
-第二章 波函数与薛定谔方程--第3周作业
-3.1一维运动问题的一般分析
-第三章 一维势场中的粒子--第4周作业
-3.2 方势阱
-3.3 δ函数势阱
-第三章 一维势场中的粒子--第5周作业
-3.4 线性谐振子
-3.5 一维散射问题
-第三章 一维势场中的粒子--第6周作业
-*3.6 δ势的穿透
-*3.7 周期性势场中的能带结构
--第三章 一维势场中的粒子--第7周作业
-4.1 算符及其运算
-第四章 力学量用算符表示--第8周作业
-4.2 厄密算符的主要性质
-第四章 力学量用算符表示--第9周作业
-4.3 动量本征函数的归一化
-4.4 角动量算符的本征值和本征态
-第四章 力学量用算符表示--第10周作业
-5.1 量子力学中的守恒量
-5.2 对称性与守恒量
-第五章 量子力学中的对称性与守恒量--第11周作业
-5.3 全同粒子系统波函数的交换对称性
-*5.4 Schrödinger图画和Heisenberg图画
-第五章 量子力学中的对称性与守恒量--第12周作业
-6.1 中心力场中粒子运动的一般性质
-*6.2 球无限深势阱
-第六章 中心力场--第13周作业
-6.3 三维各向同性谐振子
-6.4 氢原子和类氢离子
-7.1 带电粒子在电磁场中的薛定谔方程
-*7.2 朗道能级
-*7.3 阿哈罗诺夫-博姆(Aharonov-Bohm)效应