北师大2014(量子力学)

北京⼤学量⼦⼒学教材第四章第四章量⼦⼒学中的⼒学量第四章⽬录§4.1表⽰⼒学量算符的性质 (3)(1) ⼀般运算规则 (3)(2) 算符的对易性 (5)(3) 算符的厄密性（Hermiticity） (7)§4.2 厄密算符的本征值和本征函数 (10)(1) 厄密算符的本征值和本征函数 (10)(2) 厄密算符的本征值的本征函数性质 (12)§4.3 连续谱本征函数“归⼀化” (15)（1）连续谱本征函数“归⼀化” (15)（2）δ函数 (18)（3）本征函数的封闭性 (22)§4.4 算符的共同本征函数 (24)(1) 算符“涨落”之间的关系 (24)(2) 算符的共同本征函数组 (27)(3) ⾓动量的共同本征函数组―球谐函数 (28)(4) ⼒学量的完全集 (34)§4.5 ⼒学量平均值随时间的变化，运动常数（守恒量）,恩费斯脱定理（Ehrenfest Theorem） .36(1) ⼒学量的平均值，随时间变化；运动常数 (36)(2) Vivial Theorem维⾥定理 (37)(3) 能量—时间测不准关系 (38)(4) 恩费斯脱定理（Ehrenfest Theorem） (38)第四章量⼦⼒学中的⼒学量§4.1表⽰⼒学量算符的性质(1) ⼀般运算规则⼀个⼒学量如以算符O表⽰。

它代表⼀运算，它作⽤于⼀个波函数时，将其变为另⼀波函数)z ,y ,x ()z ,y ,x (O=ψ。

它代表⼀个变换，是将空间分布的⼏率振幅从 )z ,y ,x ()z ,y ,x (O→?ψ-=，于是)x (e )x (Odx daψ=ψ-∑∞=ψ-=0n nnn )x (dxd !n )a ( )a x (-ψ= )x (?=即将体系的⼏率分布沿x ⽅向移动距离a .A. ⼒学量算符⾄少是线性算符；量⼦⼒学⽅程是线性齐次⽅程。

由于态叠加原理，所以在量⼦⼒学中的算符应是线性算符。

3.4.续谱本征函数的归一化一、δ函数1. δ函数的定义和表示δ函数不是一般意义下的函数，而是一分布，因对一个处处为0，而仅一点不为零的函数其积分为0。

但习惯上将它看作一函数。

其重要性和意义在积分中体现出来，它可用一函数的极限来定义。

先看不定积分10()00xx x dx x δ-∞>⎧''=⎨<⎩⎰。

这是一阶梯函数，设10()00x U x x >⎧=⎨<⎩,则()()x U x δ'= ，即000()()()()()lim lim lim ()()()2aa a a U x a U x a U x a U x a x F x x a x a aδ+++→→→+--+--===+-- ，所以，当0a +→，()a F x →∞（x )a ,a (∈-）。

但总面积恒为1，即 ()1a F x dx +∞-∞=⎰ （对任意a ），可以证明1()2izxc e U x dz i z π=⎰，所以11()().22izxikx c x U x e dz e dk δππ'===⎰⎰作为函数参量极限δ还可表示为：222222011cos 11sin ()lim lim lim i x x L L Lx Lx x LxLx x x ασασααδππαπ+-→+∞→∞→→-======+ 2.性质：⎩⎨⎧-==∞≠=-⎰+∞∞-dx x x ik x x x x x x )](exp[210)(0000πδ；)'()'(x x x x -=-δδ为偶函数；⎰+∞∞-=-1)'(dx x x δ；⎰⎰+++∞∞-=-=-εεδδ00)()()()()(00x x x f dx xx x f dx xx x f ； )'()'(0)(x x x x x x --⇒==δδ；由傅立叶积分公式得， ⎰⎰+∞∞-+∞∞--=dk x x ik x f dx x f )](exp[)(21)(00π，)'(]/)'(exp[21)'(],/)(exp[21)(00p p p p ix dx p p x x ip dp x x -=-=--==-∴⎰⎰+∞∞-+∞∞-δπδπδ δ函数具有任何级的导数，可以证明()()00()()(1)()n n n x x f x dx f x δ+∞-∞-=-⎰ （注意：微商是对宗量进行的）。

北师大量子力学考研笔记作者：安洋邮箱：bjanyang@前言也许这个话说得有点“马后炮”的意思。

当我考上研究生以后，再回过头来，看看初等量子力学的知识点，突然觉得量子力学其实还是挺简单的，至少对于考研是这样。

因为考研的题目涉及的知识点和解题技巧，其实是很有限的。

很多很难的知识点，考研都不考的。

所以只要认真复习，量子力学应该是可以考一个好的分数的。

另外，我觉得复习量子力学，最重要的，就是要常常进行小结。

我在第一轮复习的时候，每复习完一个知识点，就狂找相关的题目来练习，题目做多了，就会发现其中的一些规律和技巧，然后马上写成笔记。

这样，以后的第二轮复习就可以看看笔记，做做套题，非常轻松了。

这里的几个笔记，就是我在第一轮复习的时候写的，基本涵盖了考研的重点知识点。

题目出处很多，大致出自这样几本参考资料：[1] 《量子力学学习指导》阮图南，张鹏飞等著中国科学技术大学出版社[2] 《物理学大题典》第6卷量子力学张永德主编科学出版社[3] 《量子力学考研辅导》史守华著清华大学出版社另外，机械工业出版社翻译的DA VID J.GRIFFITHS的《量子力学概论》，对我帮助也很大，大家不妨看看。

简要目录量子笔记1 ——一维薛定谔方程量子笔记2 ——Levi-civita符号与算符量子笔记3 ——pauli算符量子笔记4 ——总角动量及本征态量子笔记5 ——表象变换量子笔记6 ——自旋纠缠及其演化量子笔记7 ——非简并微扰论量子笔记8 ——氢原子基态量子笔记9 ——粒子在电磁场中的运动量子笔记1 —— 一维薛定谔方程给出某种一维势，求解一维薛定谔方程的束缚定态解及其能级的题目是常见的量子力学的题型之一，这种题型的求解虽有其固有模式，但具体处理过程中也牵涉到很多技巧和要注意之处。

下面我通过两个例子来试图对其解题模式和某些解题过程中的常见技巧和经验作出一个概括性的总结，作为量子力学复习的第一阶段的一个阶段性小结。

例一. 质量为m 的粒子在一维势场()()îíì><=¢¢+-=0,V 00V V V 0x x x x ，，ad中运动，其中a 与0V 均为实数。

C. 教学大纲（教学计划）掌握和理解量子力学的基本概念，新的数学方法（微积分、微分方程、线性代数、数理方程、复变等等）和能解决一些简单的量子力学问题。

第一章：定性了解经典困难的实例：微观粒子的波–粒的二重性； 第二章，第三章：要全面掌握：波函数与波动方程，一维定态问题，波函数的统计诠释，态叠加原理，薛定谔方程和定态；知0t =的波函数，给出t 时刻的波函数，几率流密度矢，反射系数，透射系数，完全透射。

第四章：算符运算规则，厄密算符定义，厄密算符的本征方程，观测值的可能值，几率振幅。

力学量完全集（包括H ˆ的，即为运动常数的完全集）。

共同本征态lm Y 的性质（lm m*lm Y )1(Y -=，宇称l )1(-）。

力学量平均值随时间变化，运动常数，维里定律。

第五章：变量可分离型的三维定态问有心势下，dinger o Schequation 解在 0r → 的渐近行为。

氢原子波函数，能量本征值的推导和结论要全面掌握。

三维各向同性谐振子在直角坐标和球坐标中的解，能级的结果和性质。

Hellmann-Feynman Theorem 。

电磁场下的n Hamiltonia，规范不变性，几率流密度矢。

正常塞曼效应及引起的原因。

均匀强场下的带电粒子的能量本征值磁通量量子化的现象。

第六章：量子力学的矩阵形式及表象理论算符本征方程，薛定谔方程和平均值的矩阵表示；求力学量在某表象中的矩阵表示；利用算符矩阵表示求本征值和本征函数。

表象变换。

dinger o SchPicture 和 Heisenberg Picture第七章：自旋自旋引入的实验证据。

电子自旋算符，本征值及表示。

泡利算符性质，泡利矩阵。

自旋存在下的波函数和算符的表示。

)j ,j ,l ˆ(r 2的共同本征态的矩阵形式。

自旋为1/2的两粒子总自旋波函数，Bell 不等式。

碱金属的双线结构及反常塞曼效应的现象及形成原因。

全同粒子的波函数结构，泡利原理 第八章：量子力学中的近似方法定态微扰论：非简并定态微扰论，能级的一级，二级修正，波函数的一级修正。