§ 6. Заключение
Подводя итоги, констатируем, что наблюдаемые
составляют полный набор коммутирующих наблюдаемых. Задача построения общих собственных функций
сводится к разделению в уравнении Шредингера угловых переменных и
радиальной переменной. Если фиксировать собственные значения
операторов
и
соответственно, то собственные функции имеют вид
где
есть решение радиального уравнения (20), которое обращается в нуль в начале координат и остается ограниченным во всем пространстве.
Часто говорят, что такая собственная функция представляет состояние с моментом импульса I или, точнее, что частица обладает моментом импульса
с компонентой
относительно оси
Напомним, что
целые числа и что
Согласно традиционной спектроскопической терминологии I называется азимутальным квантовым числом,
магнитным квантовым числом. По традиции более низкие состояния момента импульса отмечаются буквами алфавита, а не численными значениями азимутального квантового числа: значениям
соответствуют буквы
Природа спектра Н зависит от поведения потенциала
на бесконечности. В частности, если
стремится (монотонно) к нулю, энергетический спектр содержит некоторое число отрицательных дискретных значений и множество (континуальное) положительных значений.
Каждое из собственных значений непрерывного спектра бесконечно вырождено. Действительно, для любых возможных значений
момента импульса существует собственная функция с положительной энергией Е.
Уровни энергии дискретного спектра
могут быть отмечены двумя индексами, азимутальным квантовым числом I и радиальным квантовым числом
позволяющим различать собственные значения радиального уравнения при заданном
. A priori нет никаких причин, по которым радиальные уравнения, соответствующие различным значениям квантового числа I, могли бы иметь одинаковые собственные значения: в общем случае собственные значения
все различны, но каждое
раз вырождено, так как каждому соответствует столько линейно независимых собственных функций, сколько при данном
I имеется возможных значений магнитного квантового числа
Для некоторых частных форм потенциала
может случиться, что некоторые из собственных значений
совпадают; в этом случае вырождение увеличивается. Мы встретимся с вырождением этого рода при изучении атома водорода (гл. XI) и трехмерного изотропного гармонического осциллятора (гл. XII).