当前课程知识点:量子力学(上) > 第四章 力学量用算符表示 > 4.2 厄密算符的主要性质 > 4.2.6 一般力学量的测量几率
我们在这里做一下小结
在以前的几个小结中
我们提到了正交性定理
那么正交性定理说的是
同属于同一个厄密算符的
属于不同本征值的本征函数
之间是正交的
那么对于简并的本征函数
我们也可以通过
选取完备力学量集的方法
来去除简并
我们要问
我们这么做的目的是什么
我们这么做的目的
就是为了理论计算
力学量的测量几率
那么具体的问题呢
就是如下
在某一个量子状态下
测量某一个力学量F
那么测量的值
一定是这个力学量的本征值
我们要问的问题就是
测量到这个本征值的
几率是多少
那么在这一小节的结尾
我们将给出一个答案
根据完备力学量集的定义
和态叠加原理
完备力学量集的全体算符的
同时本征函数
构成了表示该系统的
量子状态的正交归一
完备基底ψ_k的集合
其中k表示的是一组量子数
而不是一个量子数
那么这些同时本征函数的
正交归一
可以表示为
它的内积ψ_k和ψ_k’的内积
等于δ_kk’
δ_kk’中的k和k’
表示的是一组量子数
在上一小节的例子中
我们用nlm
来表示一组量子数
因此δ_kk’就表示为
δ_nn’乘上δ_ll’再乘上δ_mm’
那么我们之所以
要对同时本征函数
进行正交化的原因就是
这些同时的本征函数
构成了
表示该系统的
任意量子状态的完备基底
这就是说
系统的任何状态
都可以展开为
这个基底的线性组合
数学上可以表示为ψ
等于数a_k乘上
同时本征函数ψ_k
再对k求和
那么我们看到
a_k也表示了在波函数ψ中
包含了多少ψ_k的成分
那么这个a_k
我们可以用下面的方法求得
我们将ψ_k’和ψ做内积
我们把
这个线性组合的表达式
代入到这个内积中
然后利用内积的一些性质
我们得到了以下的表达式
等于a_k乘上ψ_k’和ψ_k的内积
然后对k求和
由于ψ_k是正交归一的
因此ψ_k’和ψ_k的内积
就是δ_k’k
当k’等于k时
这个δ_k’k
等于1
当k’不等于k时
δ_k’k等于零
因此我们就得到a_k’
我们将k’写成k
因此这展开式中上系数a_k
就是ψ_k和ψ的内积
我们知道
波函数是归一的
那么ψ的归一化就体现为ψ
这个波函数的内积等于1
我们还可以将
波函数ψ的线性组合
代入到这个内积中
那么通过内积的一些性质
我们可以得到ψ
自身的内积就等于
a_k模的平方对k求和
那么在这里我们就发现
a_k模的平方
实际上是一种几率
具体的说
a_k模的平方
是在状态ψ下
测量完备力学量集的
各个力学量时
得到的一组量子数k
所对应的那些本征值的几率
或者说a_k模的平方
也代表了状态ψ中
包含状态ψ_k的几率
这样我们就回答了
这一小节
开始的时候
提出的问题
知道了这些力学量的
测量几率
我们想知道
这些力学量的平均值
以及涨落
这将导出
不确定关系的
准确形式
-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