氢原子问题补充材料
连带Lagurre多项式及其母函数
在他的关于波动力学的第三篇文章(Ann.d.Phys. 80 4851,1926)中给出了连带Lagurre多项式的母函数为:
式左端即为的母函数,记为
母函数在计算归一化因子时有用.
至于的表达式如何得来,可以参考王竹溪和郭敦仁的特殊函数概论,第六章.
注1:连带Lagurre多项式的级数定义为
另外我们有:
即是次Lagurre多项式的第阶导数,称为次阶连带Lagurre多项式.
还可以看出,当时的即出现在氢原子径向波函数中.
注2:关于连带Lagurre多项式以及Lagurre多项式的性质,可以参考L.Pauling, E.B.Wilson的Introduction to Quantum Mechanics: with applications to chemistry, Chap 5.
注3:合流超几何函数与连带Lagurre多项式的关系为:
径向波函数及其归一化
氢原子总波函数
取, 其中用到了, .
则
(这里已将吸收到归一化因子中去.)
下面证明
证明:取
另一方面,
上式最后一步利用了Tailor展开
我们是要求解形如的积分,故令式中的并注意到此时无穷级数展开和的最低次幂均为S,可以比较它们幂次相等的项的系数,易知:
令即得式,式代入式即得:
所以,