量子力学曾谨严第4章作业答案

发布 2022-07-05 02:58:28 阅读 6407

教材p和p175:1

1.解:a)

类似有。b)

在表象,迹为零,在表象设。

由得,。由得,因此。

类似有。注意,由得。

5.解:略。见电子教案§4.2量子力学的矩阵表示。

6.解:7. 解:

p175 1.

取,则有归一化本征态。

补充题:电子自旋角动量包括两个算符,本征值问题为。

表象的基底: ,记为。

正交归一化条件:

封闭关系:

把表象简称为表象。

1、在表象上,写出、和、、的表示。

2、在表象上,写出的本征态的表示,以及用矩阵表示的正交条件、归一化条件和封闭关系。

3、证明电子自旋的三个分量彼此“反对易”,即。

4、在表象上写出的表示。

5、在表象上写出的本征态的表示。

6、求由到表象的表象变换矩阵。

7、通过表象变换求在表象上的本征态的表示。

8、通过表象变换求在表象上的表示。

解:1、在表象上,写出、和、、的表示。

的表示: 常数)

的表示:对角化)

在自身表象上和的表示矩阵都是对角矩阵,对角元素是相应的本征值。为常数,也为常数。因在表象上为常数,则在任何表象上都为该常数。

同理,因,和分别在自身表象上是常数,则在任何表象上它们也都是该常数。

常数)2、在表象上,写出的本征态的表示,以及用矩阵表示的正交条件、归一化条件和封闭关系。

的表示: 的表示:

正交条件: ,

归一化条件: ,

封闭关系:

3、证明自旋的三个分量彼此反对易。

而,则得。其它两式类似可证。

4、在表象上写出的表示。

由hermite算符的性质和表象变换不改变迹,在表象上可表示为。

由的矩阵形式,

因,则,,选,则在表象上的表示为。

5、在表象上写出的本征态的表示。

在表象上的本征方程为,即。

因本征值与表象无关,则。

1)当时。得,由归一化条件,得。

2)当时。6、求由到表象的表象变换矩阵。

设表象基底为,表象基底为,基底的关系为。

表象变换矩阵为。

验证了么正性。

7、通过表象变换求在表象上的本征态的表示。

在表象(自身表象)上的本征态的表示为。

变换到表象。

与5的结果一样。

8、通过表象变换求在表象上的表示。

与4的结果一样。

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