(2)例子
证明坐标算符和动量算符是线性厄密算符。
而对数算符不是线性算符。
证明:以一维情况为例。
坐标算符为x,动量算符为=-iћ/x。
i.因为=x,则有(c1ψ1+c2ψ2)=
x(c1ψ1+c2ψ2)=c1xψ1+c2xψ2=c1ψ1+c2ψ2,
所以坐标算符x是线性算符。
又因为x是实数,
ψ*xΦdx=xψ*Φdx=(xψ)*Φdx,因此坐标算符是厄密算符。
同理y、z分量的算符也是线性厄密算符。
ii.对于动量算符,有
(c1ψ1+c2ψ2)=-iћ/x(c1ψ1+c2ψ2)=c1(-iћψ1/x)+c2(-
iћψ2/x)=c1ψ1+c2ψ2,
所以动量算符是线性算符。
又因为ψ*Φdx=-iћψ*Φ/xdx
=-iћψ*dΦ=-iћψ*Φ|+iћΦdψ*
=iћψ*/xΦdx
(该等号成立的条件是:ψ*(-)=ψ*()和Φ(-)=Φ(),讨论:当ψ、Φ表示束缚态时显然成立;都是自由态的平面波时,也有结论ψ(-)=ψ(+)和Φ(-)=Φ(+);当表示不同本征值的本征态时,由于此时这两个函数必正交,故有:ψ*Φ|=d(ψ*Φ)= /xψ*Φdx=/x0=0,正交特点:ψn*Φm d=nm)
=(iћ/x)ψ*Φdx=*ψ*Φdx=(ψ)*Φdx
因此动量算符是厄密算符。
同理p y、p z分量的算符也是线性厄密算符。
iii.设Â=log,则有
Â(c1ψ1+c2ψ2)=log(c1ψ1+c2ψ2)c1logψ1+c2logψ2=c1Âψ1+c2Âψ2可见对数算符不是线性算符,不能作为表示量子力学中的力学量。