问答题 以l=r×p表示轨道角动量.证明:在lz的任何一个本征态下,lx和ly的平均值为0.
【正确答案】设ψm为lz的本征态,属于本征值mh,则
   lzm〉=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|lylzm〉-〈ψm|lzlym
   =mh〈ψm|lym〉-mh〈ψm|lym〉=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】