Cuantificarea momentului cinetic

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare

Cuantificarea momentului cinetic reprezintă unul din rezultatele fundamentale ale mecanicii cuantice și are un domeniu de aplicare enorm în care se ocupă cu principalele probleme ale particulelor fizicii, precum și ceea ce duce la predicția existenței de spin .

Definiția momentului unghiular

In mecanica cuantica momentul cinetic este observabil , astfel încât acesta este reprezentat de un operator de Hermitian pe care o numim .

În mecanica clasică definiția momentului cinetic este următoarea:

unde este Și ele sunt vectorul poziție și impuls sau momentului liniar, respectiv . Prin principiul corespondenței dintre aceasta , este posibil să se definească momentul cinetic în mecanica cuantică ca:

din care componentele pot fi explicate după cum urmează:

Noi imediat observăm că sunt operatori Hermitian , de fapt , acestea sunt combinații liniare ale operatorilor Hermitian care fac naveta între ele (poziție și impuls menționate coordonate diferite, de exemplu , Și , intrerupator).

Algebra operatorilor momentului cinetic

1.In generală, relația este valabil

unde este este simbolul Levi-Civita . Noi putem demonstra această relație în următorul caz particular:

2.It, de asemenea, se aplică:

unde indicele i poate fi x, y sau z. Să dovedească cazul particular

intr-adevar:

Adăugăm și scădere: Și

De la 1. concluzionăm că algebra componentelor momentului unghiular este non-comutativă.

Din 2. se concluzionează că operatorii Și ei diagonalize în același sistem ortonormal complet de state.

Solutia ecuației eigenvalue: mod algebrică

Pentru a aborda problema eigenvalue ecuația este convenabil de a folosi notația sutien-ket creat de Dirac . Prin urmare , suntem în căutarea pentru simultane autokets ale operatorilor Și .

operatorii de scală

În acest moment introducem noi operatori , numite operatori de scară:

  1. întrerupătoare cu ambele că, cu și apoi, de asemenea, cu comutatoare ;
  2. De sine este un vector propriu de aparținând valorii proprii , Și sunt vectori proprii care aparțin aceluiași eigenvalue :
  1. de asemenea, este vectorul propriu de dar aparținând valorii proprii , precum și aparține valorii proprii :

Calcularea valorilor proprii

Și

Din care rezultă că:

adică, m este mărginită atât deasupra și dedesubt.

Cu utilizarea operatorilor de scara este ușor de a găsi valorile maxime și minime de m, rezolvare:

În acest fel se obțin relațiile fundamentale

unde n este orice număr întreg și, prin urmare, j poate lua orice valoare întreg sau semi-întreg.

Concluzii

Ecuațiile sunt astfel rezolvate valori proprii

iar rezultatul fundamental al cuantificării momentului unghiular a fost obținut. În plus, s - a descoperit că teoria cuantică admite valori ale j și m de seminters: a se vedea de spin .

Elemente conexe

Fizică Portalul fizicii : accesați intrările Wikipedia care se ocupă cu fizica