在量子力学中，当系统只有有限个离散状态时（例如电子自旋的“上”和“下”），使用矩阵力学来描述会比使用波函数更简洁、更直观。在这种描述下，物理量算符是矩阵，量子态是列向量。而求解系统的物理性质，就转化为了一个核心的数学问题——求解矩阵的本征值和本征向量。一、 核心概念与求解步骤1. 物理意义本征值 (Eigenvalue): 代表了对物理量进行测量时，可能得到的确定数值。对于哈密顿量矩阵，其本征值就

经典世界里，我们可以随心所欲地测量一个物体的任何属性。但在量子世界，测量行为本身会深刻地影响系统，测量的顺序变得至关重要。对易关系正是描述这种顺序效应的数学语言，它直接导向了著名的不确定性原理。一、 对易子：算符的“交换律”1. 定义两个算符 $\hat{A}$ 和 $\hat{B}$ 的对易子 (Commutator) 定义为：$$ [\hat{A}, \hat{B}] = \hat{A}\ha

在量子力学的版图中，电子自旋 (Electron Spin) 是一个独特而迷人的概念。它是一种内禀的 (intrinsic) 角动量，与电子的轨道运动无关，是粒子与生俱来的一种属性。由于它没有经典力学中的对应物（不能想象成一个“自转的小球”），我们必须借助抽象的代数和矩阵工具来描述它，而泡利矩阵正是为此而生的。一、 电子自旋的核心特性内禀角动量: 自旋是一种角动量，因此它遵循普遍的角动量对易关系，

氢原子模型不仅是量子力学早期最伟大的成功，也是我们理解三维束缚态、简并、光谱选择定则等一系列复杂概念的起点。而这一切的核心，都离不开对角动量的深刻理解。一、 氢原子模型：球对称势场中的解1. 物理背景氢原子由一个质子和一个电子构成，两者通过库仑势相互吸引。这是一个典型的中心力场问题。哈密顿算符:$$ \hat{H} = -\frac{\hbar^2}{2m_e}\nabla^2 - \frac{e

在量子力学的学习旅程中，一维无限深势阱 (Infinite Potential Well) 无疑是我们遇到的第一个，也是最重要的模型。它像一个极简的舞台，清晰地为我们上演了量子世界的三大核心特征：能量量子化、零点能和概率波。一、 模型与定态薛定谔方程我们考虑一个质量为 $m$ 的粒子，被限制在一维空间 $0 ≤ x ≤ a$ 内运动。势能定义:求解目标: 在这个势场中，求解定态薛定谔方程，以找到系