泡利矩陣如何推導

時間 2021-05-31 05:14:31

1樓:ABCDEFG

設矩陣σ,σab=

考慮z軸,由特徵值定義和量子力學假設(特徵值是取值,特徵向量是基向量)

得σz|u>=1|u>,σz|d>=-1|d>對其左側分別乘,|d>是互相垂直的單位向量則得到=1,=0,=0,=-1

則根據定義,σz=((1,0),(0,-1))考慮x軸

σx|l>=1|l>,σx|r>=-1|r>將|l>,|r>表示為|u>,|d>

|l>=2^(-1/2u>+|d>)

|r>=2^(-1/2u>-|d>)

將它們代入後,對其左側分別乘就能得到σx=((0,1),(1,0))考慮y軸同理得到σy=((0,-i),(i,0))

2樓:patricorgi

從自旋算符出發

注:自旋在非相對論性的量子力學中,是根據實驗事實(斯特恩-蓋拉赫實驗)人為地引入自旋算符,所以下面關於自旋算符的定義就不要深究了,當成量子力學的基本假設接受下來就好。

由於對稱性,角動量可以用下式定義:

(1)其中可以代表等各種角動量。

#關於對稱性可以參看一些群論書,這裡就不講了(推薦陳金全的《群表示論的新途徑》)

所以定義自旋算符:

(2)由(1)式有

(3) 或

由於沿著任何方向的投影只能取兩個值(通常說的自旋向上和自旋向下),所以只能取,繼而滿足

(4)如果我們用左乘,得

(5)用右乘,則得

(6)將(5)(6)式相加可得乙個很重要的關係式(反對易關係)

(7)同理可得和

以上是Pauli算符的抽象代數式,現在選乙個具體表象把它表示成矩陣形式,習慣性選擇表象(該表象下本徵值只取)

,對角元上即是本徵值

設,考慮到,得

再根據厄公尺性要求,可得,所以又所以

為相位不確定性,但是習慣上取

所以再由

我們求得了Pauli矩陣。

#以上只是初等量子力學,全部內容均來自曾謹言先生的《量子力學(卷1)》。而自旋算符究竟是怎麼來的,需要學習高等量子力學,從Dirac方程(相對論量子力學方程)的匯出說起,相對論量子力學理論中電子自旋是自然出現的,不像這裡非相對論理論那樣,必須根據實驗事實認為引入自旋算符。這些內容也許日後會再更新。。

3樓:又見雪

泡利矩陣的推導需用到以下三點:1.泡利矩陣是單位矩陣 2.

泡利算符的本徵值只能取1,且泡利算符具有反對易性 3.泡利算符是厄公尺算符。通過以上三點的數學推導就可以寫出在表象中的泡利矩陣。

4樓:JohnCocos

可以更詳細的表述麼? 你的意思是:

1. 已知角動量的對應關係,進而推導矩陣?

2. 還是,pauli是如何推導出這個矩陣的?

5樓:白如冰

量子力學放了很長時間了,簡單回想了一下

量子力學中的自旋角動量,是乙個和角動量性質相同,但是和空間位置無關的量

推導思路應該是這樣的

首先,以角動量z軸方向的本徵態為基

然後,構造,這兩個算符就是增減算符,然後可以推導出矩陣的次對角線矩陣元

最後,角量子數為的泡利矩陣就是常見的二維泡利矩陣啦

怎樣可以推導自旋為1的泡利矩陣?

兆一零 首先確定基組 或者 這兩其實談不上先後定義,因為m就是自旋的z方向分量值。也就是 矩陣的本徵值。對於自旋為S的系統,所以對於 的情況,可以先確定基組 這裡基組的順序會影響泡利矩陣裡元素的位置,按照你給你的例子來看,我用了上面的順序 就是很trivial的,就是把上面基組的m值填到矩陣的對角線...

泡利矩陣

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如何評價泡利物理學講義?

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