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中心力場と保存則

2026年10月15日1分で読めますAI生成教科書『基礎理論』第3部 第1章 極座標系での軌道角運動量

AI 生成・木下が未勉強

量子力学入門 第3部 第1章 §3.1.4 ★★ 回転対称性 ⇒\Rightarrow 角運動量保存=変数分離の根拠

★★ [H^, L^α]=[H^, L^2]=0\left[\hat H,\,\hat L_\alpha\right]=\left[\hat H,\,\hat{\bm{L}}^2\right]=0 の確認

第1章のまとめ

  • 極座標の基底 er,eθ,eϕ\bm{e}_r,\bm{e}_\theta,\bm{e}_\phi は場所依存——微分が基底にも当たることを忘れない。
  • L^\hat{\bm{L}} は (θ,ϕ)(\theta,\phi) の微分のみ(rr を含まない):L^z=−iℏ∂ϕ\hat L_z=-\mathrm{i}\hbar\partial_\phi は zz 軸回転の生成子。
  • L^×L^=iℏL^\hat{\bm{L}}\times\hat{\bm{L}}=\mathrm{i}\hbar\hat{\bm{L}}、[L^2, L^α]=0\left[\hat{\bm{L}}^2,\,\hat L_\alpha\right]=0——∣ℓ,m⟩| \ell,m \rangle ラベルの根拠。
  • Hamiltonian は「動径+遠心力項 L^2/2μr2\hat{\bm{L}}^2/2\mu r^2+V(r)V(r)」に分離し、角度部分は球面調和関数で使い回せる。

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