量子力學中的力學量和算符

基本信息,特點,

基本信息

在量子力學中,當微觀粒子處於某一狀態時,它的力學量(如坐標、動量、角動量、能量等)一般不具有確定的數值,而是具有一系列可能值,每個可能值以一定的幾率出現。當粒子所處的狀態確定時,力學量具有某一可能值的幾率也就完全確定。例如,氫原子中的電子處於某一束縛態時,它的坐標和動量都沒有確定值,而坐標具有某一確定值r或動量具有某一確定值的幾率卻是完全確定的。量子力學中力學量的這些特點是經典力學中的力學量所沒有的。為了反映這些特點,在量子力學中引進算符來表示力學量。

特點

算符是對波函式進行某種數學運算的符號。在代表力學量的文字上加"∧"號以表示這個力學量的算符。如坐標算符、動量算符。當粒子的狀態用波函式(r,)描寫時,坐標算符對波函式的作用就是r乘(r,),動量算符對波函式的作用則是微分:
可簡單地寫為
其他有經典類比的力學量都是r和它的波函式,在量子力學中也是算符和的相應的函式。例如粒子繞原點的角動量在經典力學中是)=r×,因而在量子力學中角動量算符是
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又如,在勢為(r)的力場中運動的粒子能量算符(也稱哈密頓算符)為
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