§4
角动量加法的一般问题
角动量算符的定义及性质
(1)一般地说,若一向量算符 的分量满足
,
(7.4.1)
则称
是角动量算符。
(2)角动量算符的平方
, (7.4.2)
其中
(3) 和
的每个分量均对易,例如,
(7.4.3)
同理, 。
(4)令 是 的量子数, 是 的量子数,则 和 的共同完备本征函数系为
(7.4.5)
(7.4.6)
二、角动量加法
(1)总角动量算符
若 和 是两个无关的角动量算符,即
,
(7.4.7)
则这两个角动量算符可以相加,
。
(7.4.8)
利用(7.4.7)容易证明, 仍然满足(7.4.1), 因此 仍然是角动量算符,称为总角动量。总角动量的平方
(7.4.9)
在此,利用了
总角动量算符的升降算符为
(2)至此我们已有了以下角动量算符:
,
它们之间的对易关系有:
(7.4.10)
(7.4.11)
应该特别注意到
。
(7.4.12)
(3)总角动量的本征值谱
非耦合表象
由于 (由于(7.4.8),其中只有4个是独立的)相互对易,所以它们有共同完备本征函数系 ,即,
(7.4.14)
(7.4.15)
这些基矢 是由 相乘得到,所以称为非耦合表象,且显然是 维。
耦合表象
由于 也是相互对易的,所以它们也有共同完备本征函数系,称为耦合表象。