¼ À1
ð Þ
n e
i nþ1
ð
Þϕ
(
À
ffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi ffi
1 À ξ
2
q
m þ n
ð
Þ
ffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi ffi
1 À ξ
2
q
mþnÀ1
"
Â
1
2
ffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi ffi
1 À ξ
2
q
À1
À2ξ
ð
Þ
! ∂
n
∂ξ
n
ffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi ffi
1 À ξ
2
q
Àm Y
m
j θ, ϕ
ð
Þ
!
À
ffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi ffi
1 À ξ
2
q
ffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi ffi
1 À ξ
2
q
mþn ∂
nþ1
∂ξ
nþ1
ffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi ffi
1 À ξ
2
q
Àm Y
m
j θ, ϕ
ð
Þ
!
À
ξ n þ m
ð
Þ
ffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi ffi
1 À ξ
2
p
ffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi ffi
1 À ξ
2
q
mþn ∂
n
∂ξ
n
ffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi ffi
1 À ξ
2
q
Àm Y
m
j θ, ϕ
ð
Þ
! )
"
¼ À1
ð Þ
nþ1 e
i nþ1
ð
Þϕ
ffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi ffi
1 À ξ
2
q
mþ nþ1
ð
Þ ∂
nþ1
∂ξ
nþ1
ffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi ffi
1 À ξ
2
q
Àm Y
m
j θ, ϕ
ð
Þ
!
: ð3:116Þ
Notice that the first and third terms in the second last equality cancelled each
other. Thus, (3.115) certainly holds with (n + 1). Similarly, we have [3]
M
À
ð Þ
h
i n
Y
m
j θ, ϕ
ð
Þ ¼ e
Àinϕ
ffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi ffi
1 À ξ
2
q
Àmþn ∂
n
∂ξ
n
ffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi ffi
1 À ξ
2
q
m Y
m
j θ, ϕ
ð
Þ
!
:
ð3:117Þ
Proof of (3.117) is left for readers.
From the second equation of (3.81) and (3.114) where m is replaced with Àj, we
have
M
À
ð Þ Y
Àj
j θ, ϕ
ð
Þ ¼ e
Àiϕ
ffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi ffi
1 À ξ
2
q
jþ1 ∂
∂ξ
ffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi ffi
1 À ξ
2
q
Àj Y
Àj
j θ, ϕ
ð
Þ
!
¼ 0: ð3:118Þ
This implies that
ffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi ffi
1 À ξ
2
p
Àj Y
Àj
j θ, ϕ
ð
Þ is a constant with respect to ξ. We
describe this as
ffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi ffi
1 À ξ
2
q
Àj
Y
Àj
j θ, ϕ
ð
Þ ¼ c c : constant with respect to ξ
ð
Þ :
ð3:119Þ
Meanwhile, putting m ¼ À j and n ¼ 2j + 1 in (3.115) and taking account of the
first equation of (3.77) and the first equation of (3.81), we get
M
þ
ð Þ
h
i 2jþ1
Y
Àj
j θ, ϕ
ð
Þ
¼ À1
ð Þ
2jþ1 e
i 2jþ1
ð
Þϕ
ffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi ffi
1 À ξ
2
q
jþ1 ∂
2jþ1
∂ξ
2jþ1
ffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi ffi
1 À ξ
2
q
j Y
Àj
j θ, ϕ
ð
Þ
!
¼ 0: ð3:120Þ
This means that
3.5 Orbital Angular Momentum: Operator Approach
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