Küresel harmonikler

Condon-Shortley fazı

Küresel harmonik fonksiyonların tanım karışıklıklarının tek kaynağı endişeleri   m > 0, 1 için  (−1)ᵐ'in bir faz faktörü hariç, kuantum mekanik literatür içinde Condon–Shortley fazı olarak sık anılır. Kuantum mekanik topluluğu içinde, ya da  Asosiye Legendre polinomunun tanımı içinde küresel harmonik fonksiyonların tanımına eklemek için bu faz faktörünü içeren uygulama yaygındır. Burada küresel harmonik fonksiyonların tanımı içinde Condon–Shortley fazını kullanmaya gerek yoktur, ama o dahil yükselten ve alçaltan işlemcilerin özel uygulamalarını bazı kuantum mekanik işlemcileri kolaylaştırabilir. Geodezi ve manyetik topluluk hiçbir zaman ne küresel harmonik fonksiyonların kendi tanımı ne de asosiye Legendre polinomlarının olanlar içinde Condon–Shortley faz faktörünü içeriyor.

Kuantum kimyada kullanımı

Hidrojen atomu için analitik çözümlerden bilindiği gibi, dalga fonksiyonunun açısal kısmının özfonksiyonlarının küresel harmonikleri bulunmaktadır.
Ancak, manyetik şartlar olmaksızın göreli olmayan Schrödinger denkleminin çözümleri gerçek hale getirilebilir.Programlar daha sonra karmaşık cebir kullanmak gerekmez gibi gerçek formlar yoğun, kuantum kimyası için temel fonksiyonlarında kullanılan budur.İşte, bu gerçek fonksiyonlar, karmaşık olanları olduğu gibi aynı alanı kapsayan dikkat etmek önemlidir.
Örneğin olarak küresel harmonik tablosundan görülebileceği gibi, olağan p işlevleri () karmaşıktır ve eksen yön karışımı, ama gerçek versiyonlar aslında sadece x, y ve z.

Küresel harmonikleri gösterimleme

Laplace küresel harmonikler burada "düğüm çizgileri" göz önüne alınarak görselleştirilebilir, şöyle ki, burada , küre üzerinde noktaların kümesi veya karşıt olarak burada . dir  nin düğüm çizgileri çemberin oluşumudur: bazıları enlemlerdir ve diğerleri boylamlardır. Enlemsel ve bağımsız boyuna tarifi içinde nin sıfırlarının sayısının sayılması ile her tipinin düğüm çizgilerinin sayısı belirlenebilir.  Enine yönünde için,  asosiye Legendre polinomlarının sanal  ve gerçek bileşenleri her  ℓ−|m| sıfırlarına sahiptir,oysa, uzunlamasına yön için,trigonometrik sin ve cos fonksiyonları 2|m| sıfırlara sahiptir.
Eğer küresel harmonik derece m (sol-üst resim) sıfır ise, küresel harmonik fonksiyonlar boylam bağlı olmayan, ve zonal olarak adlandırılır.  Bu gibi küresel harmonikler  zonal küresel fonksiyonların bir özel durumudur  Eğer ℓ = |m| (Şekilde sağ alt) ise, burada enlem içinde sıfır geçidi yoktur, ve fonksiyonlar sektörel olarak adlandırılır. Diğer durumlar için, küre denetleyicisi fonksiyonları, ve bu  tesseral olarak adlandırılır.
Daha genel  ℓ derecesinin küresel harmonikleri are Laplace tabanı nın böyle olması gerekmez, ve burada nodal(düğümsel) kümeler oldukça genel bir tipi olabilir.

Genellemeler

İki-kürenin açı koruyucu simetrileri Möbiüs dönüşümleri PSL(2,C)'nin grubu ile tarif edilmektedir.Bu grup ile ilgili olarak, küre genel Riemann kürenin eşdeğeridir.Grup PSL(2,C) (uygun) Lorentz grubuna izomorf ve iki küre üzerinde hareket Minkowski uzayında göksel küre üzerinde Lorentz grubunun eylemi ile uygundur.Lorentz grubunun küresel harmonik analoğu  bir Hipergeometrik seri ile verilir; bundan başka, küresel harmoniklerin terimleri içinde yeniden ifade edileblir.SO(3) = PSU(2) olarak  PSL(2,C)nin bir altgrubudur.Daha genel olarak, hipergeometrik serisi herhangi bir simetrik uzay simetrilerini açıklamak için jeneralize olabilir; Özellikle, hipergeometrik serisi herhangi bir Lie grubu için geliştirilmiş olabilir.