当前课程知识点:量子力学(上) > 第四章 力学量用算符表示 > 4.4 角动量算符的本征值和本征态 > 4.4.2 角动量算符z的本征值和本征函数
下面我们首先
先求解
角动量算符 z 分量的
本征值和本征函数
我们把
角动量算符 z 分量的
本征值记为 mℏ
m 是一个待定的值
它的本征函数就写为
ψm(φ), 那么这个 m
实际上也就是一个量子数
它的本征方程
就是 L̂z 的算符作用在
本征函数 ψm 上
等于本征值 mℏ
再乘上本征函数 ψm
那么将
L̂z 在球坐标系中的表达形式
代入到这个本征方程中
我们就得到了
这样一个微分方程
这样的微分方程的
求解是非常简单的
我们就得到它的解
等于一个复常数 C
乘上一个 e 指数
指数上是 imφ
φ 是一个角度
如果转过 2π 的角度之后
应该是同样的一个角度
那么同样的角度对应的
应该是同样的波函数值
这是由
波函数的单值性来决定的
因此
波函数在 φ+2π 上的值
应该等于波函数在 φ 上的值
如果要满足这样的条件
那么
e 指数上面 im2π
应该等于 1
那么这就意味着
m 只能取整数
也就是说
L̂z 的本征值谱是一个分立谱
由归一化条件
也就是将
本征函数的模的平方
在角度空间进行积分等于 1
那么我们可以容易地得到
C等于 1 除上根号下 2π
这样角动量算符 z 分量的
本征函数
就等于 1 除上根号下 2π
乘上一个 e 指数
指数上是 imφ
-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