对于两个自旋1/2粒子组成的体系,试写出由σ1和σ2(或s1和s2)构成的各种可能的三重乘积,并化简(取h=1).
对于两个自旋1/2粒子组成的体系,试写出由σ1和σ2(或s1和s2)构成的各种可能的三重乘积,并化简(取h=1).
对于两个自旋1/2粒子组成的体系,试写出由σ1和σ2(或s1和s2)构成的各种可能的三重乘积,并化简(取h=1).
对于两个自旋1/2粒子组成的体系,令
r=r1-r2,n=r/r, (r方向单位矢量)
定义张量算符(取h=1)
(1)
(a)证明(S12)2=4S2-2S12,S为总自旋.再进而证明S12的任意正整数次幂均可表示成S12和S2的线性组合;
(b)求S12的本征值;
(c)令n经历各种方向(机会均等),求S12的平均.
对于自旋为1/2的粒子,只考虑自旋自由度(并取h=1).绕y轴旋转π/2角的转动算符为
(1)
试对于σz=±1的本征态计算,并解释其含义.
对于无自旋粒子,将波函数写成
(1)
其中ρ、ξ为实函数,ρ≥0.试求概率流密度的表达式,并在准经典近似下设法导出量子化条件.
作为一维铁磁体的简化模型,考虑自旋为的许多粒子排列在一直线上,每个粒子各处一定的位置,如图所示.假设每个粒子只与左右近邻发生自旋一自旋相互作用,体系的总能量算符为(取h=1)
,γ>0
试证明(a)总自旋
为守恒量;(b)在体系的基态下,相邻粒子之间必然构成自旋三重态(自旋指向互相“平行”).讨论基态能级的简并度.
设有两个独立的谐振子(即两类声子)组成一个体系,以n1、n2分别表示二者的量子数(声子数),以、a1、、a2表示量子数升、降算符(即两类声子的产生、湮没算符),和表示粒子数算符.粒子数表象中的归一化本征态记为|n1n2〉.令
,
(σ为Pauli矩阵)
即令
(1)
再令
(2)
试证明这样定义的算符满足角动量算符的全部代数性质,并求出J2、Jz的本征值和共同本征态.
已知氢原子初态如下给出
其中ψnlm为该氢原子的力学量的归一化共同本征态,而χ↑、χ↓分别为电子自旋z分量sz的两个归一化本征态.
(1)试写出t>0时刻的波函数;
(2)试求此时能量期望值;
(3)试求此时自旋z分量sz的期望值.
N个自旋1/2的粒子排成一条直线,仅最近邻粒子间有相互作用.当两近邻自旋取向相同(都向上或都向下)时,两者相互作用能为ε;取向相反时,相互作用能为-ε.试求此系统在温度为T时的配分函数.
对于自旋1/2粒子,求算符σr=σ·r/r对(l2,j2,jz)的共同本征函数的作用结果(取h=1).
对于自旋为1/2的粒子,取h=1,则,σ为Pauli算符.以r表示粒子的空间位矢,r方向单位矢量为.