角动量算符对易关系

科技工作者之家  |   2020-11-17 18:15

在量子力学中,角动量算符之间的对易关系是基本的对易关系之一。从这些对易关系出发就足以得出关于角动量算符及其本征函数的许多性质,而不需要关心角动量算符在某个表象下的具体表达式。从数学上看,这一套理论实际上是研究与李代数su(2) 相关的性质。

简介在三维空间中的角动量算符(经典角动量的量子化)满足下列的基本对易关系式:

式中 是列维-奇维塔符号。

上面的关系式反映了角动量算符的内在性质。反过来,可以直接由这组对易关系式出发,把满足这样性质的算符都称为角动量算符。

定义若有三个算符

满足对易关系

则称以这三个算符为分量的矢量算符

为一个角动量算符

这样定义的角动量算符自然地包含了轨道角动量、自旋角动量、总角动量等。

运用叉乘的符号,上面的对易关系式1也可以简单表示为:

角动量平方算符定义角动量平方算符为

直接计算可以得到:

升算符与降算符进一步定义

它们分别称为升算符与降算符,则直接计算可以得到下列关系式:

1)

2)

3)

4)

5)

最后一式中的是反对易子

本词条内容贡献者为:

刘军 - 副研究员 - 中国科学院工程热物理研究所