习题选讲6
例题6.1
设氢原子在 时处于状态
求其能量、角动量平方及角动量
分量的取值几率和平均值;写出在 时体系的波函数,并给出此时能量、角动量平方及角动量
分量的取值几率与平均值。
解:已知氢原子的本征解为
(1)
(2)
将
向氢原子的本征态作展开,
(3)
不为零的展开系数只有三个,即
;
; (4)
显然,题中所给出的状态并未归一化,容易求出归一化常数为 ,于是归一化后的展开系数为
(5)
能量的取值几率为
(6)
平均值为
(7)
不为零的角动量平方的取值几率只有
(8)
平均值为
(9)
角动量
分量的取值几率为
(10)
平均值为
(11)
在
时刻,体系的波函数为
(12)
由于能量、角动量与角动量
分量算符皆为守恒量,所以,它们的取值几率及平均值均不随时间改变,与 时的结果是一样的。