- 1、本文档共15页,可阅读全部内容。
- 2、原创力文档(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
- 3、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载。
- 4、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
-
-PAGE168-
第六章 群论与量子力学
§6.1哈密顿算符群和相关定理
设H??r??为哈密顿算符,g为同一坐标中的线性变换,P
g
为与之对应的函数变换算符,
???
? ??
???
Pf r
g
?fg?1r,f r
为任意函数,有:
H??r??f?r???P
g
P
g?1
H??r??f?r???P
g
H??gr??f?gr???P
g
H??gr??P
g?1
f?r??
故H??r???PH??gr??P
g g
?1(由f?r??为任意函数)
若坐标经过变换g 作用后,哈密顿算符的形式不变,即:r??gr?,
H??gr???H??r???H??r??,则: H??r???PH??r??P?1或H??r??P?PH??r??
g g g g
即当哈密顿算符H??r??在函数变换算符P
??
??
的作用下不变时,则H??r??与P
g
对易:
H,P
g
??0
【定义6.1】哈密顿算符的群所有保持一个系统的哈密顿算符H?不变的变换g作成
的集合构成一个群,称为该哈密顿算符H??r??的群,或薛定谔方程的群:
????? ?????
G ?gHgr ?Hr
H
存在逆元:?g?G ,有H??gr???H??r??
H
令r??gr?,则r??g?1r?,代入得:
?? ??
?? ??
????
Hgg?1r
,即:H
g?1r
?Hr
,故g?1?G
H
封 闭 性 : ?g,g?G , 有 :
H
H?(ggr?)?P
g
?1H(gr?)P
g
?P?1H(r?)P
g g
?H(g?1r?)?H(g?1r?)?H(r?)
结合律和单位元显然存在。
【定义6.2】哈密顿算符群或薛定谔方程群由哈密顿算符的群对应的函数变换算符
作成的集合构成群,称为哈密顿算符群或薛定谔方程群,记为:P
G
H
?{P
g
|g?G }。
H
以下三个定理给出了群的表示理论与量子力学之间最重要的联系。
◆定理6.1◆哈密顿算符H?的具有相同本征能量的本征函数,构成薛定谔方程群表
示的基函数。
n证明:设哈密顿H?的本征能量E 为?重简并,则存在?个线性无关的本征函数,
n
i?,i?1,2?,?,以它们为基构成复数域上的线性空间,记为WH。可以证明WH为哈密顿算符群的表示空间:
i
?P?P
g G
H
,有P
g
H??r???
i
?r???PE?
g n i
?r??
由PH?
g
?H?P
g
,可得:
H??P??r????E
?P?
?r???,即P?
?r??为本征值E
的本征函数(该结论由Wiger
g i n g i g i n
于1927年首先提出,被称为Wigner定理),
故,P?
g i
?r?????A
ij
i
j?1
?g??
?r??
j
即本征函数空间是哈密顿算符群的表示空间,对应群表示 ?A?g??,本征函数
?i?r??,i?1,2,??为表示空间的基函数。
◆定理6.2◆构成哈密顿算符群不可约表示的本征函数属于同一能级。证明:反证法:
i①设H??r??的?个本征函数,?(?)?r??,i?1,2,?,?构成哈密顿算符群的第α个不可
i
i约表示,而?(?),i?1,2?,?,分属于?个不同的能级Ei,i?1,2,?,? 则有:
i
H??r???????r???E
?????r??两边以P
作用,P?P
,有:
i i i
g g GH
PH??r???????EP?????E
g i i g i
??A????g?????
i ji j
j?1
而PH??r???????H??r??P?????H??r????
g i g i
A????g????????
ji j
A????g?E????
ji j j
即:E
??A????g????????
A????g?E
j?1 j?1
????
i ji
j?1
j ji j jj?1
上式两边
文档评论(0)