【正确答案】设ψm为lz的本征态,属于本征值mh,则
lz|ψm〉=mh|ψm〉, 〈ψm|lz=mh〈ψm| (1)
利用基本对易式
lylz-lzly=ihlx (2)
在ψm态下求平均值,即得
ih〈lx〉=〈ψm|lylz|ψm〉-〈ψm|lzly|ψm〉
=mh〈ψm|ly|ψm〉-mh〈ψm|ly|ψm〉=0 (3)
类似地,将对易式
lzlx-lxlz=ihly
在ψm态下求平均值,可证〈ly〉=0.
注意,在证明中只利用了角动量的基本对易式,并未用到算符和波函数的具体构造式.因此,所得结论适用于任何一种角动量,即:在角动量J的任何一个直角坐标分量(Jz)的本征态下,J的另外两个分量(Jx,Jy)的平均值均为0.
【答案解析】