哈密頓運算元

哈密頓運算元

在磁場和電場理論中,為簡化運算,引入了一些運算元的符號,它們已經成為場論分析中不可缺少的工具,套用較多的有哈密頓運算元和拉普拉斯運算元。哈密頓運算元( Hamiltonian), 數學符號為▽,讀作 del ta或nabla。量子力學中,哈密頓運算元(Hamiltonian) 為一個可觀測量(observable),對應於系統的的總能量。

基本信息

定義

哈密頓運算元 哈密頓運算元

哈密頓(W.R.Hamiltonian)引進了一個矢性微分運算元: ,稱之為哈密頓運算元或者▽ 運算元。

記號▽ 讀作“那勃樂(Nzbla)”,在運算中既有微分又有矢量的雙重運算性質,其優點在於可以把對矢量函式的微分運算轉變為矢量代數的運算,從而可以簡化運算過程,並且推導簡明扼要,易於掌握。

▽ 本身並無意義,就是一個運算元,同時又被看作是一個矢量,在運算時,具有矢量和微分的雙重身份。

運算規則

3個等式

哈密頓運算元 哈密頓運算元

(1) ,這樣標量場A通過▽的這個運算就形成了一個矢量場,該矢量場反應了標量場A的分布。

哈密頓運算元 哈密頓運算元

(2)

哈密頓運算元 哈密頓運算元
哈密頓運算元 哈密頓運算元

哈密頓運算元 哈密頓運算元

(3)

哈密頓運算元 哈密頓運算元
哈密頓運算元 哈密頓運算元

與梯度、散度、旋度的關係

數量(標量)場的梯度與矢量場的散度和旋度可表示為:

哈密頓運算元 哈密頓運算元

(1) ;

哈密頓運算元 哈密頓運算元

(2) ;

哈密頓運算元 哈密頓運算元

(3) 。

與拉普拉斯運算元的關係

哈密頓運算元 哈密頓運算元

常用公式

準備工作

哈密頓運算元 哈密頓運算元

設,首先引入新的矢性微分運算元,如下所示:

哈密頓運算元 哈密頓運算元
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哈密頓運算元 哈密頓運算元

它既可以作用在數性函式 u=u(M) 上,又可以作用在矢性函式 B(M) 上。

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(1);

哈密頓運算元 哈密頓運算元

(2)。

需要注意的是:

哈密頓運算元 哈密頓運算元
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(1)與 是完全不同的;

哈密頓運算元 哈密頓運算元
哈密頓運算元 哈密頓運算元

(2)與是無意義的。

公式匯總

哈密頓運算元 哈密頓運算元

(1);

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(2);

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(3);

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(4);

哈密頓運算元 哈密頓運算元

(5);

哈密頓運算元 哈密頓運算元

(6);

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(7);

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(8);

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(9);

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(10);

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(11);

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(12);

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(13);

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(14);

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(15);

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(16);

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(17);

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哈密頓運算元 哈密頓運算元

(18),其中。

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