Wirkung (Physik)
Die Wirkung ist eine physikalische skalare Größe (eine Zahl) der Dimension Energie mal Zeit. Die hier definierte Wirkung darf nicht wie im allgemeinen Sprachgebrauch als Ursache und Wirkung verstanden werden.
Die Wirkung fand ihre früheste Anwendung in der klassischen Mechanik. Mittels der Wirkung wird in der klassischen Mechanik das Hamiltonsche Prinzip (und in verallgemeinerter Form das Prinzip der kleinsten Wirkung) formuliert, wonach ein physikalisches System sich so verhält, dass die Wirkung dieses Systems stationär bleibt, sich also nicht verändert. Beispielsweise folgen die Planeten im Sonnensystem Bahnen, unter denen die Wirkung des Gesamtsystems unverändert bleibt.
Dieses Prinzip wurde auf die Relativitätstheorie (Einstein-Hilbert Wirkung) und die Quantenphysik (Feynmansches Pfadintegral) verallgemeinert. Die Maxwellschen Gleichungen der Elektrodynamik lassen sich ebenfalls als Bedingungen einer stationären Wirkung ableiten.
Hamiltonsches Prinzip
Die klassische Mechanik kennt verschiedene äquivalente mathematische Formalismen zur Beschreibung physikalischer Systeme. Diese Formalismen erlauben, das System beschreibende Differentialgleichungen aufzustellen. Je nach Problemstellung kann der eine oder andere Formalismus leichter zu lösende Gleichungen ergeben. Ein bekannter Formalismus sind die Newtonschen Gesetze. Ein von der Wirkung ausgehender Formalismus ist das nach William Rowan Hamilton benannte Hamiltonsche Prinzip.
Bohr-Sommerfeldsche Quantisierungsregel
Noch bevor die Quantenmechanik entstand, haben Bohr und Sommerfeld die Spektren einfacher Atome durch das Bohrsche Atommodell erklärt ("ältere Quantenmechanik"). Spektrallinien treten dort als Energiedifferenzen zweier "diskreter" Elektronenbahnen auf. Die Bohr-Sommerfeldsche Quantisierungsregel gibt dabei eine einfache Bedingung, nach der für die Bahn eines Elektrons
gelten muß. Dieses Linienintegral berechnet eine Wirkung, h ist das Plancksche Wirkungsquantum. Die Wirkung jeder stationären Elektronenbahn im Atom ist also gequantelt, sie tritt nur als Vielfache des Planckschen Wirkungsquantums auf.
Unschärferelation
In der Quantenmechanik ist die gleichzeitige Messung von Größen, deren Operatoren nicht miteinander kommutieren, eingeschränkt. Für bestimmte dieser Messgrößen, wie etwa Aufenthaltsort und Teilchenimpuls, gibt die Unschärferelation die mögliche Messgenauigkeit in Einheiten des Planckschen Wirkungsquantums an.
Kategorie:Theoretische Physik