连带勒让德多项式和球函数
1(连带勒让德多项式
连带勒让德多项式是下列连带勒让德方程的解
22,,d,d,m2 ? ,,,,1,x,2x,ll,1,,,0,,22dxdx1,x,,
m2l,m2l,,,!l,,m1,xdm2,mm,,,,Px,x,1,,,,Px,Px ? lllll,m,,,!lm2l!dx
前几个常用的连带勒让德多项式:
1122 ,,Px,,,1,x,sin,1
13122 ,,,,Px,31,xx,sin2,,3sin,cos,22
3222 ,,,,,,Px,31,x,1,cos2,,3sin,22
1331512232,,,,,,,, Px,1,x5x,1,sin,,5sin3,,6sin,,sin,3282
15222 ,,,,,,Px,151,xx,cos,,cos3,,15sin,cos,34
3153232,,,,,, Px,151,x,3sin,,sin3,,15sin,34
151232,,,,,, Px,1,x7x,3x42
5153==10sinθcosθ, ,,2sin2,,7sin4,sin,cos,162
15222 ,,,,,,Px,1,x7x,142
1510524 , ,,3,4cos2,,7cos4,,45sin,,sin,162
31053232,,,,,,Px,1051,xx,2sin2,,sin4,,105sin,cos, 48
2105424 ,,,,,,Px,1051,x,3,4cos2,,cos4,,105sin,48
2(球函数
物理学中常用正交归一化的球函数,定义如下:
1m,,,,Y,,Y, ,,,,lmlm,,Nl
l,m!,,2l,1,,mim, =。 ,,Pcos,e,l,,4,l,m!
(L=0,1,2,…;m=,L,,L+1,…,L,L,1,L) ?
2,,, ,,,,Y,,,Y,,,sin,d,d,lmkn,,00
2,,,1mnimim,,,,,,,,Pcos,Pcos,e,esin,d,d, =lkmn,,00,,,,NNlk
lm,!,,,14= ? ,,,,,,lkmnlkmnmn,,llm2,1,!,,,,NNlk
,,Y,,,上式就是球函数的正交归一关系。 lm
可以证明,下列关系式成立
? cos,Y,aY,aYlmlml,1,ml,1,ml,1,m
22,,l,1,ma, ? lm,,,,2l,12l,3
,i, ? sin,eY,,bY,bYlml,1,m,1l,1,m,1l,,ml,1,m,
l,,4,,,,,,,,,pcos,,Y,,,Y,,, ? ,llmlm2l,1m1,,
,,,,,,,(γ是(θ,φ)与之间的夹角
,ikxl,,,,,e,42l,1ijkrY,ll0l0, ? ,l,,,,,,,2l,1ijkrpcos,,lll0,
l,,1r,,,,,,Pcosr,r,,,,l1,,,rr,,,0l, ? ,,,l,,r,r,1r,,,,,,Pcos,rr,,,,l,rr,,,0l,
,,, (γ是的夹角) r和r
mmm11。(k?1) ? ,,,,,,,,,,,,2k,1xPx,k,mPx,k,m,1Px,,kk1k1
122mm,1m,112,,,,,,,,2k,1,,1,xPx,Px,Px (k?1) ? kk,1k,1
122mm,12k,11,xPx,k,mk,m,1Px,,,,,,,,,,,,kk,113 ? m,1,,,,,,,,,k,m,2k,m,1Px,k,1k,1
mdPx,,2mk2k,11,x,k,1k,mPx,,,,,,,,,,,1k14 ? dx
m,,,,,,,kk,m,1Px,k,1,1k
,1l,m!2,,mm15P,,,,xPxdx,, ?lkkl,,1,,l,m!2l,1
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