梗概
在量子力學里,角動量算符(angular momentum operator)是一種算符,類比於經典的角動量。在原子物理學涉及鏇轉對稱性(rotational symmetry)的理論里,角動量算符占有中心的角色。角動量,動量,與能量是物體運動的三個基本特性
簡介
角動量促使在鏇轉方面的運動得以數量化。在孤立系統里,如同能量和動量,角動量是守恆的。在量子力學裡,角動量算符的概念是必要的,因為角動量的計算實現於描述量子系統的波函式,而不是經典地實現於一點或一剛體。在量子尺寸世界,分析的對象都是以波函式或量子幅來描述其機率性行為,而不是命定性(deterministic)行為。
數學定義
其中,是梯度算符。角動量是厄米算符
在量子力學裡,每一個可觀察量所對應的算符都是厄米算符。角動量是一個可觀察量,所以,角動量算符應該也是厄米算符。讓我們現在證明這一點,思考角動量算符的 x-分量
對易關係
角動量算符算符與自己的對易關係角動量平方算符與角動量算符之間的對易關係哈密頓算符與角動量算符之間的對易關係在經典力學裡的對易關係在經典力學裡,角動量算符也遵守類似的對易關係:
本徵值與本徵函式
採用球坐標。展開角動量算符的方程:
角動量平方算符是參閱
氫原子
球對稱位勢
拉普拉斯-龍格-楞次矢量
參考文獻
^ Introductory Quantum Mechanics, Richard L. Liboff, 2nd Edition,