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 > 4.4.4 球谐函数的基本性质
我们在最后一小节中
总结一下
球谐函数的基本性质
第一
球谐函数是
角动量平方算符
和角动量算符的 z 分量的
同时本征函数
它的本征值分别是
l(l+1)ℏ2
和 mℏ
l 是非负的整数
m 的取值
是在 l 和 -l 之间的
所有的整数
第二
球谐函数是正交归一的
球谐函数的内积
就等于两个 Kronecker δ 的相乘
第三
如果我们做空间反射变换
即,将 r 变成 -r
那么在球坐标系中
r 是不变的
但是 θ 角和 φ 角相应地变为 π-θ
和 π+φ
由于 w 是 cosθ
因此 w 就变成 -w
我们不难发现
经过空间反射变换后的
球谐函数和变换前的
球谐函数之间相差一个因子
这个因子是 (-1)l
这也就是说
球谐函数的宇称
是-1的 l 次方
最后
球谐函数
是单位球面上的完备函数系
也就是说
以 θ 和 φ 为变量的
任何的函数
都可以展开为
球谐函数的线性组合
那么现在就要回答
我们之前提出的问题
角动量平方算符
和角动量算符的 z 分量
所组成的力学量完备集
描述的
是什么样一个量子系统呢
它所描述的量子系统
就是一个固定在球面上
自由运动的无自旋的粒子
这样的粒子的自由度是 2
我们也看到
由角动量平方算符和
角动量算符的 z 分量组成的
完备力学量集的自由度
也是 2
第四章就全部介绍完了
-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