例题5.1
已知体系的哈密顿算符 和力学量算符
的矩阵形式分别为
其中, 为实常数。证明
与
都是厄米算符,并且互相对易。求出它们的共同本征函数系。
解:由厄米算符的定义知,厄米算符
满足
(1)
或者
(2)
题中所给出的哈密顿算符
和力学量算符
皆为实对称矩阵,故它们都是厄米算符。
因为
(3)
而
(4)
所以,有
(5)
设
满足的本征方程为
(6)
由于
是对角矩阵,所以,它是在自身表象中给出的,它的本征值就是其对角元,即
(7)
其中, ,能量具有二度简并。由于简并的存在,仅由算符
不能惟一确定
的波函数。
当
时,波函数满足
(8)
显然,
(9)
于是,考虑到归一化的波函数为
(10)
当 时,波函数满足
(11)
得到
(12)
相应的波函数为
(13)
同理可知, 的波函数为
(14)