2.有简并的情况
当有简并时,
,
。如果没有其它条件,这
个简并的波函数的选择并不是惟一的,一般来说,它们也不一定是正交的。但是,总可以把它们重新线性组合,使之满足正交归一化条件。为此,利用
构造一组新的波函数
(4.2.7)
再用算符
从左作用上式两端,得
(4.2.8)
说明
仍然是算符
的属于本征值
的本征波函数。选择系数 使
具有正交、归一性,即
(4.2.9)
由于,系数 的个数为
,而满足的条件数为
,即待定系数个大于方程的个数,所以,方程必有解,且有多组解。
利用施密特(Schmidt)方法可以将一组波函数化为正交归一化的波函数。施密特正交归一化方法的基本步骤是:
首先,选取一个态矢,例如, ,求出其归一化的表示
(4.2.10)
其次,构造
(4.2.11)
利用 与 正交的要求
(4.2.12)
得到
(4.2.13)
此外,还要求 是归一化的,即
(4.2.14)
于是可以求出 和 ,进而得到 。
然后,再构造
(4.2.15)
利用其与 、 与 的正交条件及归一化条件确定 、 和 ,如此做下去,直至将全部本征矢变换完毕,则 就是已经正交归一化的简并波函数。
这样,简并本征态的正交归一化条件为
(4.2.16)
当有简并时,就意味着仅这一个算符不能将态完全确定下来,必须引入另外的算符才能将态完全确定下来(即后面要讲到的力学量完全集)。这些算符的共同本征函数自动满足正交性。