位置算符

更新时间:2022-08-25 16:43

在量子力学里,位置算符(position operator)是一种量子算符。对应于位置算符的可观察量是粒子的位置。位置算符的本征值是位置矢量。

详解

在量子力学里,位置算符(position operator)是一种量子算符。对应于位置算符的可观察量是粒子的位置。位置算符的本征值是位置矢量。采用狄拉克标记,位置算符 的本征态 满足方程

其中, 是本征值,是量子态为 的粒子所处的位置,只是一个数值。

本征函数

假设,在位置空间里,位置算符 的本征值为 的本征函数是。用方程表达,

这方程的一般解为,

其中,是常数, 是狄拉克δ函数。

注意到 无法归一化:

设定,函数 满足下述方程:

虽然本征函数 所代表的量子态是无法实际体现的,并且严格而论,不是一个函数,它可以视为代表一种理想量子态,这种理想量子态具有准确的位置 ,因此,根据不确定性原理,这种理想量子态的动量呈均匀分布。

期望值

采用位置空间表现,设想一个移动于一维空间的量子粒子。在这里,希尔伯特空间是,是实值定义域平方可积函数的空间。两个态矢量的内积是

对于任意量子态 ,可观察量 的期望值为

位置算符作用于量子态 的结果,表现于位置空间,等价于波函数 与 的乘积,所以,

粒子处于 与 微小区间内的概率是

粒子位置与概率的乘积在位置空间的积分,就是粒子位置的期望值。

免责声明
隐私政策
用户协议
目录 22
0{{catalogNumber[index]}}. {{item.title}}
{{item.title}}