球諧函數表

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這裏列出球諧函數 Ylm ,以方程式表示為

Ym(θ,φ)=(2+1)4π(m)!(+m)!Pm(cosθ)eimφ

其中,l 為正值整數,m 為小於或等於 l 的正值整數,Pm伴隨勒讓德多項式,以方程式表示為

Pm(x)=(1)m(1x2)m/2dmP(x)dxm

表內有些方程式也給出直角坐標版本。球坐標直角坐標之間的變換關係是

x=rsinθcosφ
y=rsinθsinφ
z=rcosθ

l=0

Y00(θ,φ)=121π

l=1

Y11(θ,φ)=1232πeiφsinθ=1232π(xiy)r
Y10(θ,φ)=123πcosθ=123πzr
Y11(θ,φ)=1232πeiφsinθ=1232π(x+iy)r

l=2

Y22(θ,φ)=14152πe2iφsin2θ=14152π(xiy)2r2
Y21(θ,φ)=12152πeiφsinθcosθ=12152π(xiy)zr2
Y20(θ,φ)=145π(3cos2θ1)=145π(x2y2+2z2)r2
Y21(θ,φ)=12152πeiφsinθcosθ=12152π(x+iy)zr2
Y22(θ,φ)=14152πe2iφsin2θ=14152π(x+iy)2r2

l=3

Y33(θ,φ)=1835πe3iφsin3θ=1835π(xiy)3r3
Y32(θ,φ)=141052πe2iφsin2θcosθ=141052π(xiy)2zr3
Y31(θ,φ)=1821πeiφsinθ(5cos2θ1)=1821π(xiy)(4z2x2y2)r3
Y30(θ,φ)=147π(5cos3θ3cosθ)=147πz(2z23x23y2)r3
Y31(θ,φ)=1821πeiφsinθ(5cos2θ1)=1821π(x+iy)(4z2x2y2)r3
Y32(θ,φ)=141052πe2iφsin2θcosθ=141052π(x+iy)2zr3
Y33(θ,φ)=1835πe3iφsin3θ=1835π(x+iy)3r3

l=4

Y44(θ,φ)=316352πe4iφsin4θ=316352π(xiy)4r4
Y43(θ,φ)=3835πe3iφsin3θcosθ=3835π(xiy)3zr4
Y42(θ,φ)=3852πe2iφsin2θ(7cos2θ1)=3852π(xiy)2(7z2r2)r4
Y41(θ,φ)=385πeiφsinθ(7cos3θ3cosθ)=385π(xiy)z(7z23r2)r4
Y40(θ,φ)=3161π(35cos4θ30cos2θ+3)=3161π(35z430z2r2+3r4)r4
Y41(θ,φ)=385πeiφsinθ(7cos3θ3cosθ)=385π(x+iy)z(7z23r2)r4
Y42(θ,φ)=3852πe2iφsin2θ(7cos2θ1)=3852π(x+iy)2(7z2r2)r4
Y43(θ,φ)=3835πe3iφsin3θcosθ=3835π(x+iy)3zr4
Y44(θ,φ)=316352πe4iφsin4θ=316352π(x+iy)4r4

l=5

Y55(θ,φ)=33277πe5iφsin5θ
Y54(θ,φ)=3163852πe4iφsin4θcosθ
Y53(θ,φ)=132385πe3iφsin3θ(9cos2θ1)
Y52(θ,φ)=1811552πe2iφsin2θ(3cos3θ1cosθ)
Y51(θ,φ)=1161652πeiφsinθ(21cos4θ14cos2θ+1)
Y50(θ,φ)=11611π(63cos5θ70cos3θ+15cosθ)
Y51(θ,φ)=1161652πeiφsinθ(21cos4θ14cos2θ+1)
Y52(θ,φ)=1811552πe2iφsin2θ(3cos3θ1cosθ)
Y53(θ,φ)=132385πe3iφsin3θ(9cos2θ1)
Y54(θ,φ)=3163852πe4iφsin4θcosθ
Y55(θ,φ)=33277πe5iφsin5θ

l=6

Y66(θ,φ)=1643003πe6iφsin6θ
Y65(θ,φ)=3321001πe5iφsin5θcosθ
Y64(θ,φ)=332912πe4iφsin4θ(11cos2θ1)
Y63(θ,φ)=1321365πe3iφsin3θ(11cos3θ3cosθ)
Y62(θ,φ)=1641365πe2iφsin2θ(33cos4θ18cos2θ+1)
Y61(θ,φ)=1162732πeiφsinθ(33cos5θ30cos3θ+5cosθ)
Y60(θ,φ)=13213π(231cos6θ315cos4θ+105cos2θ5)
Y61(θ,φ)=1162732πeiφsinθ(33cos5θ30cos3θ+5cosθ)
Y62(θ,φ)=1641365πe2iφsin2θ(33cos4θ18cos2θ+1)
Y63(θ,φ)=1321365πe3iφsin3θ(11cos3θ3cosθ)
Y64(θ,φ)=332912πe4iφsin4θ(11cos2θ1)
Y65(θ,φ)=3321001πe5iφsin5θcosθ
Y66(θ,φ)=1643003πe6iφsin6θ

l=7

Y77(θ,φ)=3647152πe7iφsin7θ
Y76(θ,φ)=3645005πe6iφsin6θcosθ
Y75(θ,φ)=3643852πe5iφsin5θ(13cos2θ1)
Y74(θ,φ)=3323852πe4iφsin4θ(13cos3θ3cosθ)
Y73(θ,φ)=364352πe3iφsin3θ(143cos4θ66cos2θ+3)
Y72(θ,φ)=36435πe2iφsin2θ(143cos5θ110cos3θ+15cosθ)
Y71(θ,φ)=1641052πeiφsinθ(429cos6θ495cos4θ+135cos2θ5)
Y70(θ,φ)=13215π(429cos7θ693cos5θ+315cos3θ35cosθ)
Y71(θ,φ)=1641052πeiφsinθ(429cos6θ495cos4θ+135cos2θ5)
Y72(θ,φ)=36435πe2iφsin2θ(143cos5θ110cos3θ+15cosθ)
Y73(θ,φ)=364352πe3iφsin3θ(143cos4θ66cos2θ+3)
Y74(θ,φ)=3323852πe4iφsin4θ(13cos3θ3cosθ)
Y75(θ,φ)=3643852πe5iφsin5θ(13cos2θ1)
Y76(θ,φ)=3645005πe6iφsin6θcosθ
Y77(θ,φ)=3647152πe7iφsin7θ

l=8

Y88(θ,φ)=3256121552πe8iφsin8θ
Y87(θ,φ)=364121552πe7iφsin7θcosθ
Y86(θ,φ)=11287293πe6iφsin6θ(15cos2θ1)
Y85(θ,φ)=364170172πe5iφsin5θ(5cos3θ1cosθ)
Y84(θ,φ)=312813092πe4iφsin4θ(65cos4θ26cos2θ+1)
Y83(θ,φ)=164196352πe3iφsin3θ(39cos5θ26cos3θ+3cosθ)
Y82(θ,φ)=3128595πe2iφsin2θ(143cos6θ143cos4θ+33cos2θ1)
Y81(θ,φ)=364172πeiφsinθ(715cos7θ1001cos5θ+385cos3θ35cosθ)
Y80(θ,φ)=125617π(6435cos8θ12012cos6θ+6930cos4θ1260cos2θ+35)
Y81(θ,φ)=364172πeiφsinθ(715cos7θ1001cos5θ+385cos3θ35cosθ)
Y82(θ,φ)=3128595πe2iφsin2θ(143cos6θ143cos4θ+33cos2θ1)
Y83(θ,φ)=164196352πe3iφsin3θ(39cos5θ26cos3θ+3cosθ)
Y84(θ,φ)=312813092πe4iφsin4θ(65cos4θ26cos2θ+1)
Y85(θ,φ)=364170172πe5iφsin5θ(5cos3θ1cosθ)
Y86(θ,φ)=11287293πe6iφsin6θ(15cos2θ1)
Y87(θ,φ)=364121552πe7iφsin7θcosθ
Y88(θ,φ)=3256121552πe8iφsin8θ

l=9

Y99(θ,φ)=1512230945πe9iφsin9θ
Y98(θ,φ)=32562309452πe8iφsin8θcosθ
Y97(θ,φ)=351213585πe7iφsin7θ(17cos2θ1)
Y96(θ,φ)=112840755πe6iφsin6θ(17cos3θ3cosθ)
Y95(θ,φ)=32562717πe5iφsin5θ(85cos4θ30cos2θ+1)
Y94(θ,φ)=3128950952πe4iφsin4θ(17cos5θ10cos3θ+1cosθ)
Y93(θ,φ)=125621945πe3iφsin3θ(221cos6θ195cos4θ+39cos2θ1)
Y92(θ,φ)=31281045πe2iφsin2θ(221cos7θ273cos5θ+91cos3θ7cosθ)
Y91(θ,φ)=3256952πeiφsinθ(2431cos8θ4004cos6θ+2002cos4θ308cos2θ+7)
Y90(θ,φ)=125619π(12155cos9θ25740cos7θ+18018cos5θ4620cos3θ+315cosθ)
Y91(θ,φ)=3256952πeiφsinθ(2431cos8θ4004cos6θ+2002cos4θ308cos2θ+7)
Y92(θ,φ)=31281045πe2iφsin2θ(221cos7θ273cos5θ+91cos3θ7cosθ)
Y93(θ,φ)=125621945πe3iφsin3θ(221cos6θ195cos4θ+39cos2θ1)
Y94(θ,φ)=3128950952πe4iφsin4θ(17cos5θ10cos3θ+1cosθ)
Y95(θ,φ)=32562717πe5iφsin5θ(85cos4θ30cos2θ+1)
Y96(θ,φ)=112840755πe6iφsin6θ(17cos3θ3cosθ)
Y97(θ,φ)=351213585πe7iφsin7θ(17cos2θ1)
Y98(θ,φ)=32562309452πe8iφsin8θcosθ
Y99(θ,φ)=1512230945πe9iφsin9θ

l=10

Y1010(θ,φ)=11024969969πe10iφsin10θ
Y109(θ,φ)=15124849845πe9iφsin9θcosθ
Y108(θ,φ)=15122552552πe8iφsin8θ(19cos2θ1)
Y107(θ,φ)=351285085πe7iφsin7θ(19cos3θ3cosθ)
Y106(θ,φ)=310245005πe6iφsin6θ(323cos4θ102cos2θ+3)
Y105(θ,φ)=32561001πe5iφsin5θ(323cos5θ170cos3θ+15cosθ)
Y104(θ,φ)=325650052πe4iφsin4θ(323cos6θ255cos4θ+45cos2θ1)
Y103(θ,φ)=32565005πe3iφsin3θ(323cos7θ357cos5θ+105cos3θ7cosθ)
Y102(θ,φ)=35123852πe2iφsin2θ(4199cos8θ6188cos6θ+2730cos4θ364cos2θ+7)
Y101(θ,φ)=125611552πeiφsinθ(4199cos9θ7956cos7θ+4914cos5θ1092cos3θ+63cosθ)
Y100(θ,φ)=151221π(46189cos10θ109395cos8θ+90090cos6θ30030cos4θ+3465cos2θ63)
Y101(θ,φ)=125611552πeiφsinθ(4199cos9θ7956cos7θ+4914cos5θ1092cos3θ+63cosθ)
Y102(θ,φ)=35123852πe2iφsin2θ(4199cos8θ6188cos6θ+2730cos4θ364cos2θ+7)
Y103(θ,φ)=32565005πe3iφsin3θ(323cos7θ357cos5θ+105cos3θ7cosθ)
Y104(θ,φ)=325650052πe4iφsin4θ(323cos6θ255cos4θ+45cos2θ1)
Y105(θ,φ)=32561001πe5iφsin5θ(323cos5θ170cos3θ+15cosθ)
Y106(θ,φ)=310245005πe6iφsin6θ(323cos4θ102cos2θ+3)
Y107(θ,φ)=351285085πe7iφsin7θ(19cos3θ3cosθ)
Y108(θ,φ)=15122552552πe8iφsin8θ(19cos2θ1)
Y109(θ,φ)=15124849845πe9iφsin9θcosθ
Y1010(θ,φ)=11024969969πe10iφsin10θ