Список сферических функций

Материал из testwiki
Перейти к навигации Перейти к поиску

Эта статья — список ортонормированных сферических функций, которые используют фазу Кондона-Шортли вплоть до степени l=10. Некоторые из этих формул приведены в декартовых координатах. Связь между x, y, z, и r, θ, φ определяется следующим образом:

x=rsin⁡θcos⁡φy=rsin⁡θsin⁡φz=rcos⁡θ

Сферические функции с l = 0

Y00(θ,φ)=121π

Вещественные сферические функции с l = 0

s=Y00=121π

Сферические функции с l = 1

Y1−1(θ,φ)=1232π⋅e−iφ⋅sin⁡θ=1232π⋅(x−iy)rY10(θ,φ)=123π⋅cos⁡θ=123π⋅zrY11(θ,φ)=−1232π⋅eiφ⋅sin⁡θ=−1232π⋅(x+iy)r

Вещественные сферические функции с l = 1

px=12(Y1−1−Y11)=34π⋅xrpy=i12(Y1−1+Y11)=34π⋅yrpz=Y10=34π⋅zr

Сферические функции с l = 2

Шаблон:Начало скрытого блока

Y2−2(θ,φ)=14152π⋅e−2iφ⋅sin2θ=14152π⋅(x−iy)2r2
Y2−1(θ,φ)=12152π⋅e−iφ⋅sin⁡θ⋅cos⁡θ=12152π⋅(x−iy)zr2

Шаблон:Конец скрытого блока Шаблон:Начало скрытого блока

Y20(θ,φ)=145π⋅(3cos2θ−1)=145π⋅(2z2−x2−y2)r2
Y21(θ,φ)=−12152π⋅eiφ⋅sin⁡θ⋅cos⁡θ=−12152π⋅(x+iy)zr2
Y22(θ,φ)=14152π⋅e2iφ⋅sin2θ=14152π⋅(x+iy)2r2

Шаблон:Конец скрытого блока Шаблон:Начало скрытого блока

dz2=Y20=145π⋅−x2−y2+2z2r2
dyz=i12(Y2−1+Y21)=1215π⋅yzr2
dxz=12(Y2−1−Y21)=1215π⋅zxr2
dxy=i12(Y2−2−Y22)=1215π⋅xyr2
dx2−y2=12(Y2−2+Y22)=1415π⋅x2−y2r2

Шаблон:Конец скрытого блока

Сферические функции с l = 3

Шаблон:Начало скрытого блока

Y3−3(θ,φ)=1835π⋅e−3iφ⋅sin3θ=1835π⋅(x−iy)3r3
Y3−2(θ,φ)=141052π⋅e−2iφ⋅sin2θ⋅cos⁡θ=141052π⋅(x−iy)2zr3
Y3−1(θ,φ)=1821π⋅e−iφ⋅sin⁡θ⋅(5cos2θ−1)=1821π⋅(x−iy)(4z2−x2−y2)r3

Шаблон:Конец скрытого блока Шаблон:Начало скрытого блока

Y30(θ,φ)=147π⋅(5cos3θ−3cos⁡θ)=147π⋅z(2z2−3x2−3y2)r3
Y31(θ,φ)=−1821π⋅eiφ⋅sin⁡θ⋅(5cos2θ−1)=−1821π⋅(x+iy)(4z2−x2−y2)r3
Y32(θ,φ)=141052π⋅e2iφ⋅sin2θ⋅cos⁡θ=141052π⋅(x+iy)2zr3
Y33(θ,φ)=−1835π⋅e3iφ⋅sin3θ=−1835π⋅(x+iy)3r3

Шаблон:Конец скрытого блока Шаблон:Начало скрытого блока

fz3=Y30=147π⋅z(2z2−3x2−3y2)r3
fy(3x2−y2)=i12(Y3−3+Y33)=14352π⋅(3x2−y2)yr3
fx(x2−3y2)=12(Y3−3−Y33)=14352π⋅(x2−3y2)xr3
fz(x2−y2)=12(Y3−2+Y32)=14105π⋅(x2−y2)zr3
fxyz=i12(Y3−2−Y32)=12105π⋅xyzr3
fyz2=i12(Y3−1+Y31)=14212π⋅y(4z2−x2−y2)r3
fxz2=12(Y3−1−Y31)=14212π⋅x(4z2−x2−y2)r3

Шаблон:Конец скрытого блока

Сферические функции с l = 4

Шаблон:Начало скрытого блока

Y4−4(θ,φ)=316352π⋅e−4iφ⋅sin4θ=316352π⋅(x−iy)4r4
Y4−3(θ,φ)=3835π⋅e−3iφ⋅sin3θ⋅cos⁡θ=3835π⋅(x−iy)3zr4
Y4−2(θ,φ)=3852π⋅e−2iφ⋅sin2θ⋅(7cos2θ−1)=3852π⋅(x−iy)2⋅(7z2−r2)r4
Y4−1(θ,φ)=385π⋅e−iφ⋅sin⁡θ⋅(7cos3θ−3cos⁡θ)=385π⋅(x−iy)⋅z⋅(7z2−3r2)r4

Шаблон:Конец скрытого блока Шаблон:Начало скрытого блока

Y40(θ,φ)=3161π⋅(35cos4θ−30cos2θ+3)=3161π⋅(35z4−30z2r2+3r4)r4
Y41(θ,φ)=−385π⋅eiφ⋅sin⁡θ⋅(7cos3θ−3cos⁡θ)=−385π⋅(x+iy)⋅z⋅(7z2−3r2)r4
Y42(θ,φ)=3852π⋅e2iφ⋅sin2θ⋅(7cos2θ−1)=3852π⋅(x+iy)2⋅(7z2−r2)r4
Y43(θ,φ)=−3835π⋅e3iφ⋅sin3θ⋅cos⁡θ=−3835π⋅(x+iy)3zr4
Y44(θ,φ)=316352π⋅e4iφ⋅sin4θ=316352π⋅(x+iy)4r4

Шаблон:Конец скрытого блока Шаблон:Начало скрытого блока

gz4=Y40=3161π⋅(35z4−30z2r2+3r4)r4
gz3x=12(Y4−1−Y41)=3452π⋅xz⋅(7z2−3r2)r4
gz3y=i12(Y4−1+Y41)=3452π⋅yz⋅(7z2−3r2)r4
gz2(x2−y2)=12(Y4−2+Y42)=385π⋅(x2−y2)⋅(7z2−r2)r4
gz2xy=i12(Y4−2−Y42)=345π⋅xy⋅(7z2−r2)r4
gzx3=12(Y4−3−Y43)=34352π⋅(x2−3y2)xzr4
gzy3=i12(Y4−3+Y43)=34352π⋅(3x2−y2)yzr4
gx4+y4=12(Y4−4+Y44)=31635π⋅x2(x2−3y2)−y2(3x2−y2)r4
gxy(x2−y2)=i12(Y4−4−Y44)=3435π⋅xy(x2−y2)r4

Шаблон:Конец скрытого блока

Сферические функции с l = 5

Шаблон:Начало скрытого блока

Y5−5(θ,φ)=33277π⋅e−5iφ⋅sin5θ
Y5−4(θ,φ)=3163852π⋅e−4iφ⋅sin4θ⋅cos⁡θ
Y5−3(θ,φ)=132385π⋅e−3iφ⋅sin3θ⋅(9cos2θ−1)
Y5−2(θ,φ)=1811552π⋅e−2iφ⋅sin2θ⋅(3cos3θ−1cos⁡θ)
Y5−1(θ,φ)=1161652π⋅e−iφ⋅sin⁡θ⋅(21cos4θ−14cos2θ+1)

Шаблон:Конец скрытого блока Шаблон:Начало скрытого блока

Y50(θ,φ)=11611π⋅(63cos5θ−70cos3θ+15cos⁡θ)
Y51(θ,φ)=−1161652π⋅eiφ⋅sin⁡θ⋅(21cos4θ−14cos2θ+1)
Y52(θ,φ)=1811552π⋅e2iφ⋅sin2θ⋅(3cos3θ−1cos⁡θ)
Y53(θ,φ)=−132385π⋅e3iφ⋅sin3θ⋅(9cos2θ−1)
Y54(θ,φ)=3163852π⋅e4iφ⋅sin4θ⋅cos⁡θ
Y55(θ,φ)=−33277π⋅e5iφ⋅sin5θ

Шаблон:Конец скрытого блока

Сферические функции с l = 6

Шаблон:Начало скрытого блока

Y6−6(θ,φ)=1643003π⋅e−6iφ⋅sin6θ
Y6−5(θ,φ)=3321001π⋅e−5iφ⋅sin5θ⋅cos⁡θ
Y6−4(θ,φ)=332912π⋅e−4iφ⋅sin4θ⋅(11cos2θ−1)
Y6−3(θ,φ)=1321365π⋅e−3iφ⋅sin3θ⋅(11cos3θ−3cos⁡θ)
Y6−2(θ,φ)=1641365π⋅e−2iφ⋅sin2θ⋅(33cos4θ−18cos2θ+1)
Y6−1(θ,φ)=1162732π⋅e−iφ⋅sin⁡θ⋅(33cos5θ−30cos3θ+5cos⁡θ)

Шаблон:Конец скрытого блока Шаблон:Начало скрытого блока

Y60(θ,φ)=13213π⋅(231cos6θ−315cos4θ+105cos2θ−5)
Y61(θ,φ)=−1162732π⋅eiφ⋅sin⁡θ⋅(33cos5θ−30cos3θ+5cos⁡θ)
Y62(θ,φ)=1641365π⋅e2iφ⋅sin2θ⋅(33cos4θ−18cos2θ+1)
Y63(θ,φ)=−1321365π⋅e3iφ⋅sin3θ⋅(11cos3θ−3cos⁡θ)
Y64(θ,φ)=332912π⋅e4iφ⋅sin4θ⋅(11cos2θ−1)
Y65(θ,φ)=−3321001π⋅e5iφ⋅sin5θ⋅cos⁡θ
Y66(θ,φ)=1643003π⋅e6iφ⋅sin6θ

Шаблон:Конец скрытого блока

Сферические функции с l = 7

Шаблон:Начало скрытого блока

Y7−7(θ,φ)=3647152π⋅e−7iφ⋅sin7θ
Y7−6(θ,φ)=3645005π⋅e−6iφ⋅sin6θ⋅cos⁡θ
Y7−5(θ,φ)=3643852π⋅e−5iφ⋅sin5θ⋅(13cos2θ−1)
Y7−4(θ,φ)=3323852π⋅e−4iφ⋅sin4θ⋅(13cos3θ−3cos⁡θ)
Y7−3(θ,φ)=364352π⋅e−3iφ⋅sin3θ⋅(143cos4θ−66cos2θ+3)
Y7−2(θ,φ)=36435π⋅e−2iφ⋅sin2θ⋅(143cos5θ−110cos3θ+15cos⁡θ)
Y7−1(θ,φ)=1641052π⋅e−iφ⋅sin⁡θ⋅(429cos6θ−495cos4θ+135cos2θ−5)

Шаблон:Конец скрытого блока Шаблон:Начало скрытого блока

Y70(θ,φ)=13215π⋅(429cos7θ−693cos5θ+315cos3θ−35cos⁡θ)
Y71(θ,φ)=−1641052π⋅eiφ⋅sin⁡θ⋅(429cos6θ−495cos4θ+135cos2θ−5)
Y72(θ,φ)=36435π⋅e2iφ⋅sin2θ⋅(143cos5θ−110cos3θ+15cos⁡θ)
Y73(θ,φ)=−364352π⋅e3iφ⋅sin3θ⋅(143cos4θ−66cos2θ+3)
Y74(θ,φ)=3323852π⋅e4iφ⋅sin4θ⋅(13cos3θ−3cos⁡θ)
Y75(θ,φ)=−3643852π⋅e5iφ⋅sin5θ⋅(13cos2θ−1)
Y76(θ,φ)=3645005π⋅e6iφ⋅sin6θ⋅cos⁡θ
Y77(θ,φ)=−3647152π⋅e7iφ⋅sin7θ

Шаблон:Конец скрытого блока

Сферические функции с l = 8

Шаблон:Начало скрытого блока

Y8−8(θ,φ)=3256121552π⋅e−8iφ⋅sin8θ
Y8−7(θ,φ)=364121552π⋅e−7iφ⋅sin7θ⋅cos⁡θ
Y8−6(θ,φ)=11287293π⋅e−6iφ⋅sin6θ⋅(15cos2θ−1)
Y8−5(θ,φ)=364170172π⋅e−5iφ⋅sin5θ⋅(5cos3θ−1cos⁡θ)
Y8−4(θ,φ)=312813092π⋅e−4iφ⋅sin4θ⋅(65cos4θ−26cos2θ+1)
Y8−3(θ,φ)=164196352π⋅e−3iφ⋅sin3θ⋅(39cos5θ−26cos3θ+3cos⁡θ)
Y8−2(θ,φ)=3128595π⋅e−2iφ⋅sin2θ⋅(143cos6θ−143cos4θ+33cos2θ−1)
Y8−1(θ,φ)=364172π⋅e−iφ⋅sin⁡θ⋅(715cos7θ−1001cos5θ+385cos3θ−35cos⁡θ)

Шаблон:Конец скрытого блока Шаблон:Начало скрытого блока

Y80(θ,φ)=125617π⋅(6435cos8θ−12012cos6θ+6930cos4θ−1260cos2θ+35)
Y81(θ,φ)=−364172π⋅eiφ⋅sin⁡θ⋅(715cos7θ−1001cos5θ+385cos3θ−35cos⁡θ)
Y82(θ,φ)=3128595π⋅e2iφ⋅sin2θ⋅(143cos6θ−143cos4θ+33cos2θ−1)
Y83(θ,φ)=−164196352π⋅e3iφ⋅sin3θ⋅(39cos5θ−26cos3θ+3cos⁡θ)
Y84(θ,φ)=312813092π⋅e4iφ⋅sin4θ⋅(65cos4θ−26cos2θ+1)
Y85(θ,φ)=−364170172π⋅e5iφ⋅sin5θ⋅(5cos3θ−1cos⁡θ)
Y86(θ,φ)=11287293π⋅e6iφ⋅sin6θ⋅(15cos2θ−1)
Y87(θ,φ)=−364121552π⋅e7iφ⋅sin7θ⋅cos⁡θ
Y88(θ,φ)=3256121552π⋅e8iφ⋅sin8θ

Шаблон:Конец скрытого блока

Сферические функции с l = 9

Шаблон:Начало скрытого блока

Y9−9(θ,φ)=1512230945π⋅e−9iφ⋅sin9θ
Y9−8(θ,φ)=32562309452π⋅e−8iφ⋅sin8θ⋅cos⁡θ
Y9−7(θ,φ)=351213585π⋅e−7iφ⋅sin7θ⋅(17cos2θ−1)
Y9−6(θ,φ)=112840755π⋅e−6iφ⋅sin6θ⋅(17cos3θ−3cos⁡θ)
Y9−5(θ,φ)=32562717π⋅e−5iφ⋅sin5θ⋅(85cos4θ−30cos2θ+1)
Y9−4(θ,φ)=3128950952π⋅e−4iφ⋅sin4θ⋅(17cos5θ−10cos3θ+1cos⁡θ)
Y9−3(θ,φ)=125621945π⋅e−3iφ⋅sin3θ⋅(221cos6θ−195cos4θ+39cos2θ−1)
Y9−2(θ,φ)=31281045π⋅e−2iφ⋅sin2θ⋅(221cos7θ−273cos5θ+91cos3θ−7cos⁡θ)
Y9−1(θ,φ)=3256952π⋅e−iφ⋅sin⁡θ⋅(2431cos8θ−4004cos6θ+2002cos4θ−308cos2θ+7)

Шаблон:Конец скрытого блока Шаблон:Начало скрытого блока

Y90(θ,φ)=125619π⋅(12155cos9θ−25740cos7θ+18018cos5θ−4620cos3θ+315cos⁡θ)
Y91(θ,φ)=−3256952π⋅eiφ⋅sin⁡θ⋅(2431cos8θ−4004cos6θ+2002cos4θ−308cos2θ+7)
Y92(θ,φ)=31281045π⋅e2iφ⋅sin2θ⋅(221cos7θ−273cos5θ+91cos3θ−7cos⁡θ)
Y93(θ,φ)=−125621945π⋅e3iφ⋅sin3θ⋅(221cos6θ−195cos4θ+39cos2θ−1)
Y94(θ,φ)=3128950952π⋅e4iφ⋅sin4θ⋅(17cos5θ−10cos3θ+1cos⁡θ)
Y95(θ,φ)=−32562717π⋅e5iφ⋅sin5θ⋅(85cos4θ−30cos2θ+1)
Y96(θ,φ)=112840755π⋅e6iφ⋅sin6θ⋅(17cos3θ−3cos⁡θ)
Y97(θ,φ)=−351213585π⋅e7iφ⋅sin7θ⋅(17cos2θ−1)
Y98(θ,φ)=32562309452π⋅e8iφ⋅sin8θ⋅cos⁡θ
Y99(θ,φ)=−1512230945π⋅e9iφ⋅sin9θ

Шаблон:Конец скрытого блока

Сферические функции с l = 10

Шаблон:Начало скрытого блока

Y10−10(θ,φ)=11024969969π⋅e−10iφ⋅sin10θ
Y10−9(θ,φ)=15124849845π⋅e−9iφ⋅sin9θ⋅cos⁡θ
Y10−8(θ,φ)=15122552552π⋅e−8iφ⋅sin8θ⋅(19cos2θ−1)
Y10−7(θ,φ)=351285085π⋅e−7iφ⋅sin7θ⋅(19cos3θ−3cos⁡θ)
Y10−6(θ,φ)=310245005π⋅e−6iφ⋅sin6θ⋅(323cos4θ−102cos2θ+3)
Y10−5(θ,φ)=32561001π⋅e−5iφ⋅sin5θ⋅(323cos5θ−170cos3θ+15cos⁡θ)
Y10−4(θ,φ)=325650052π⋅e−4iφ⋅sin4θ⋅(323cos6θ−255cos4θ+45cos2θ−1)
Y10−3(θ,φ)=32565005π⋅e−3iφ⋅sin3θ⋅(323cos7θ−357cos5θ+105cos3θ−7cos⁡θ)
Y10−2(θ,φ)=35123852π⋅e−2iφ⋅sin2θ⋅(4199cos8θ−6188cos6θ+2730cos4θ−364cos2θ+7)
Y10−1(θ,φ)=125611552π⋅e−iφ⋅sin⁡θ⋅(4199cos9θ−7956cos7θ+4914cos5θ−1092cos3θ+63cos⁡θ)

Шаблон:Конец скрытого блока Шаблон:Начало скрытого блока

Y100(θ,φ)=151221π⋅(46189cos10θ−109395cos8θ+90090cos6θ−30030cos4θ+3465cos2θ−63)
Y101(θ,φ)=−125611552π⋅eiφ⋅sin⁡θ⋅(4199cos9θ−7956cos7θ+4914cos5θ−1092cos3θ+63cos⁡θ)
Y102(θ,φ)=35123852π⋅e2iφ⋅sin2θ⋅(4199cos8θ−6188cos6θ+2730cos4θ−364cos2θ+7)
Y103(θ,φ)=−32565005π⋅e3iφ⋅sin3θ⋅(323cos7θ−357cos5θ+105cos3θ−7cos⁡θ)
Y104(θ,φ)=325650052π⋅e4iφ⋅sin4θ⋅(323cos6θ−255cos4θ+45cos2θ−1)
Y105(θ,φ)=−32561001π⋅e5iφ⋅sin5θ⋅(323cos5θ−170cos3θ+15cos⁡θ)
Y106(θ,φ)=310245005π⋅e6iφ⋅sin6θ⋅(323cos4θ−102cos2θ+3)
Y107(θ,φ)=−351285085π⋅e7iφ⋅sin7θ⋅(19cos3θ−3cos⁡θ)
Y108(θ,φ)=15122552552π⋅e8iφ⋅sin8θ⋅(19cos2θ−1)
Y109(θ,φ)=−15124849845π⋅e9iφ⋅sin9θ⋅cos⁡θ
Y1010(θ,φ)=11024969969π⋅e10iφ⋅sin10θ

Шаблон:Конец скрытого блока

См. также

Источники