(6)算符的运算和厄米算符
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编辑于 2022年11月05日 22:58
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1、线性算符

2、算符的积

一般来说,算符的积不满足交换律

3、位置和动量算符的对易式

4、雅可比恒等式

5、角动量算符的对易式

类似的,还有:

上式说明,角动量算符的三个分量互相不对易,但角动量平方和各分量对易。


6、逆算符

如果上式的解ψ唯一,则有A的逆算符:

7、算符的函数

设函数F各阶导都存在,则有:

8、算符的复共轭、转置和厄米共轭

定义任意两个波函数的标积:

对全部坐标空间积分

算符的复共轭即其复量全取共轭,而算符的转置为:

算符的厄米共轭算符定义为:

算符的厄米共轭即算符转置后取共轭。

9、厄米算符

        如果算符等于其厄米共轭,则称之为厄米算符,但两个厄米算符的积不一定是厄米算符,除非两者对易。厄米算符有以下定理:

(1)厄米算符平均值一定是实数。

(2)如果算符在任何量子态下平均值都是实数,则一定是厄米算符。实验上的可观测量当然要求平均值是实的,对应算符必为厄米算符。

(3)厄米算符的平方的平均值非负

10、厄米算符的本征值和本征函数

多次测量的结果会围绕平均值存在涨落:

在本征态下,涨落为0,此时有:

这就是该算符的本征方程,量子力学有一个基本假设:测量O这个量时,可能出现的值都是相应厄米算符的本征值。还有以下定理:

(1)厄米算符的本征值一定是实数。

(2)厄米算符的不同本征值对应的本征函数互相正交。

(3)如果有简并,同一个本征值A对应的多个本征态不一定相互正交,但它们进行适当的线性叠加后即可互相正交。另一种方法是,利用另一个量B的本征值来分辨A的简并态,涉及共同本征态的问题,后面再说。