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词条 量子力学中的力学量和算符
释义

§ 量子力学中的力学量和算符

§ 正文

在量子力学中,当微观粒子处于某一状态时,它的力学量(如坐标、动量、角动量、能量等)一般不具有确定的数值,而是具有一系列可能值,每个可能值以一定的几率出现。当粒子所处的状态确定时,力学量具有某一可能值的几率也就完全确定。例如,氢原子中的电子处于某一束缚态时,它的坐标和动量都没有确定值,而坐标具有某一确定值r0或动量具有某一确定值p0的几率却是完全确定的。量子力学中力学量的这些特点是经典力学中的力学量所没有的。为了反映这些特点,在量子力学中引进算符来表示力学量。

算符是对波函数进行某种数学运算的符号。在代表力学量的文字上加"∧"号以表示这个力学量的算符。如坐标算符、动量算符。当粒子的状态用波函数 Ψ(r,t)描写时,坐标算符对波函数的作用就是r乘 Ψ(r,t),动量算符对波函数的作用则是微分:

可简单地写为

其他有经典类比的力学量都是r和p的函数,在量子力学中也是算符和的相应的函数。例如粒子绕原点的角动量在经典力学中是L)=r×p,因而在量子力学中角动量算符是

。又如,在势为U(r)的力场中运动的粒子能量算符(也称哈密顿算符)为

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更新时间:2024/12/19 7:00:41