Hamiltonova funkce (též označovaná jako hamiltonián – pod tímto pojmem však bývá obvykle myšlen Hamiltonův operátor) označuje ve fyzice funkci vyjadřující energii fyzikálního systému v zobecněných souřadnicích a hybnostech.

Hamiltonova funkce hraje důležitou úlohu v Hamiltonovské formulaci mechaniky.

Funkce je pojmenována po Williamu Rowanu Hamiltonovi.

Definice Hamiltonova funkce mechanického systému s stupni volnosti je definována vztahem: , kde je Lagrangeova funkce systému a na pravé straně jsou zobecněné rychlosti vyjádřené jako funkce zobecněných souřadnic , zobecněných hybností a případně času , tzn. .

Vlastnosti Hamiltonova funkce se nemění při pohybu, u kterého Lagrangeova funkce není explicitně závislá na čase. Dosadí-li se totiž Lagrangeovy pohybové rovnice do totální derivace Lagrangeovy funkce: , poslední člen je vzhledem k explicitní nezávislosti lagrangiánu nulový, a dosadí-li se Lagrangeovy pohybové rovnice, vychází:

Lagrangeovu funkci lze získat z Hamiltonovy funkce dosazením za zobecněných souřadnic, rychlostí a času podle Hamiltonových rovnic.

Přechod od Lagrangeovy k Hamiltonově funkci, tedy přechod od proměnných k proměnným , se nazývá Legendreova duální transformace.

Hustota hamiltoniánu Zejména v kvantové teorii pole se používá hustota hamiltoniánu, vyjadřující jeho prostorové rozložení. Vzájemná souvislost je dána vztahem

Jednoduché příklady Hamiltonova funkce pro pohyb volné částice (hmotného bodu):

Hamiltonova funkce částice s nábojem v elektromagnetickém poli s elektrickým potenciálem a vektorovým potenciálem :

Hamiltonova funkce relativistické částice (pro nenabitou částici odpadá člen s ):

Literatura

Související články Hamiltonovská formulace mechaniky Hamiltonův operátor Lagrangeova funkce

Kategorie:Teoretická mechanika