高等量子力学 张量算符共33页
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第一节力学量算符一. 算符算符: 作用在一个函数上得出另一个函数的运算符号,量子力学中的算符是作用在波函数上的运算符号。
用表示一算符。
二.力学量算符1.坐标的算符就是坐标本身:2.动量算符:, ,3.动能算符4.哈密顿算符:5.角动量算符:如果量子力学中的力学量在经典力学中有相应的力学量,则表示这个力学量的算符由经典表示式中将换成算符得出算符和它所表示的力学量的关系?第二节算符基本知识一线性算符满足运算规则的算符称为线性算符。
二单位算符保持波函数不改变的算符三 算符之和加法交换律加法结合律两个线性算符之和仍为线性算符。
四 算符之积定义: 算符 与 的积 为注意: 一般说算符之积不满足交换律,即: 这是与平常数运算规则不同之处。
五 逆算符设能唯一解出,则定义的逆算符为:注意: 不是所有的逆算符都有逆算符。
,六 算符的复共轭,转置,厄密共轭1. 两个任意波函数与的标积2. 复共轭算符算符的复共轭算符为:把的表示式中所有复量换成其共轭复量3.转置算符定义: 算符的转置算符满足:即:4.厄密共轭算符算符的厄密共轭算符定义为即算符的厄密共轭算符即是的转置复共轭算符5.厄密算符厄密算符是满足下列关系的算符注意:两个厄密算符之和仍为厄密算符,两个厄密算符之积却不一定是厄密算符例:证明是厄密算符证:为厄密算符,为厄密算符第三节 力学量算符的本征值与本征函数一 厄密算符的本征值与与本征函数设体系处于 测量力学量O ,一般说,可能出现不同结果,各有一定的几率,多次测量结果的平均值趋于一确定值,每次具体测量的结果围绕平均值有一个涨落,定义为如为厄密算符,也是厄密算符存在这样一种状态,测量力学量 所得结果完全确定。
即. 这种状态称为力学量的本征态。
在这种状态下称为算符的一个本征值, 为相应的本征函数。
二 力学量算符的性质 1. 力学量算符是厄密算符量子力学的一个基本假定: 测量力学量 时,所有可能出现的值,都是力学量算符的本征值。
第二章(一维)算符理论本章提要:本章从线性变换和微分算子出发,建立算符理论统一它们来处理「观测行为」,引入观测公设。
接着,从观测值=本征值为实数的要求出发,找到了符合条件的厄米矩阵来描述力学量,引入算符公设。
之后介绍了运算法则、基本的位置和动量算符、复合算符的对易子、哈密顿算符等。
最后,作为对上述内容的综合应用,讨论了不确定性原理。
1.算符:每一个可观测量,在态空间中被抽象成算符。
在态空间中,观测行为被抽象为,某可测量对应的算符「作用」在态矢量上①线性变换:线性代数告诉我们,一个线性变换「作用」到n 维向量上会获得一个新的n 维向量,这等价于一个n 阶方阵「作用」在n 行1列矩阵上得到新的n 行1列矩阵,用数学语言可表示为()Ta b T =⇔=αβ。
总之,方阵与线性变换一一对应。
由于方阵性质比矩阵更丰富,我们将只研究方阵。
②微分算子:在微积分中2222,,,ii x f x f dx f d dx df ∂∂∂∂ 也可简写成f f f D Df 22,,,∇∇。
前两种在解欧拉方程和高阶方程式时常用,后两种则经常出现在矢量分析中。
简写法可看作是微分算子「作用」在函数上,我们知道它遵守加法和数乘法则,是一种线性运算③本征值和本征矢:在矩阵方程x Ax λ=中,把λ称为矩阵本征值,x 称为矩阵的本征矢 ④本征值和本征函数:在微分方程f f Dmixμ=中,把μ称为问题本征值,f 称为本征函数⑤线性算符:现在把上述概念统一为线性算符理论。
考虑一个可测量Q ,定义它的对应算符为Q ˆ,它的本征方程是ψ=ψλQˆ或λψψ=Q ˆ,把λ称为算符的「本征值」,λ的取值集合称为算符的「谱」, ψ称为算符的「本征态」(或本征矢),ψ称为算符的「本征函数」 (注意:有时也把ψ记作本征值的对应本征态λ,如后面将遇到的坐标算符本征态x 、动量算符本征态p )⑥第三公设——观测公设:对于量子系统测量某个量Q ,这过程可以抽象为对应的算符Q ˆ作用于系统粒子的态矢量ψ,测量值只能为算符Q ˆ的本征值iλ。