题目
以下哪个算符不为厄米算符A. Lz角动量算符B. 动量算符pC. 湮灭算符aD. 位置算符x
以下哪个算符不为厄米算符
A. Lz角动量算符
B. 动量算符p
C. 湮灭算符a
D. 位置算符x
题目解答
答案
C. 湮灭算符a
解析
考查要点:本题主要考查对厄米算符概念的理解,以及常见量子力学算符(如角动量、动量、位置、湮灭算符)的性质判断。
解题核心思路:
- 厄米算符的定义:若算符满足 $A = A^\dagger$(即等于自身的厄米共轭),则为厄米算符。
- 物理意义:厄米算符对应可观测的物理量(如能量、动量、角动量、位置等)。
- 关键区分点:湮灭算符 $a$ 和产生算符 $a^\dagger$ 不是厄米的,但它们的组合(如 $a + a^\dagger$)可以构成厄米算符。
破题关键:
- 直接判断选项中各算符是否满足 $A = A^\dagger$,或通过其物理意义推断是否为厄米算符。
选项分析
A. 角动量算符 $L_z$
角动量算符 $L_z = -i\hbar(y\partial_z - z\partial_y)$ 是厄米算符,因为角动量是可观测的物理量,且其表达式满足 $L_z = L_z^\dagger$。
B. 动量算符 $p$
动量算符在位置表示下为 $p = -i\hbar\nabla$。其厄米共轭为 $p^\dagger = -i\hbar\nabla^\dagger = -i\hbar\nabla = p$,因此 $p$ 是厄米算符。
C. 湮灭算符 $a$
湮灭算符定义为 $a = \sqrt{\frac{m\omega}{2\hbar}}x + i\sqrt{\frac{1}{2m\omega\hbar}}p$,其厄米共轭为 $a^\dagger = \sqrt{\frac{m\omega}{2\hbar}}x - i\sqrt{\frac{1}{2m\omega\hbar}}p$。显然 $a \neq a^\dagger$,因此 $a$ 不是厄米算符。
D. 位置算符 $x$
位置算符 $x$ 是实数算符,显然满足 $x = x^\dagger$,因此是厄米算符。