英数字
CCD
固体撮像素子をCCDという。「Charge Coupled Device」の略である。
画像を電気信号に変換する半導体素子である。
CMOS
「シーモス」と読む。「相補形金属酸化膜半導体」のことである。
E系列
コンデンサの静電容量や抵抗値に利用されている精度の規格をE系列という。
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FET
電界効果トランジスタをFETという。「Field Effect Transistor」の略である。
MOSFET
金属酸化膜(MOS)の技術を利用した電界効果トランジスタ(FET)である。
n型半導体
不純物を意図的に増加させ、自由電子を増やした半導体をn型半導体という。
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pn接合
p型半導体とn型半導体が結晶構造の分断なく、接している領域の部分をpn接合という。
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p型半導体
不純物を意図的に増加させ、ホールを増やした半導体をp型半導体という。
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SI単位系
国際的に共通して用いる単位の体系。1つの物理量に1つの単位が割り当てられている。
科学的な定義に基づく基本単位と、基本単位の乗除で表す組立単位、倍数を表す接頭辞から構成される。
国際単位系ともいう。
JIS、計量法はSI単位系に準拠している。
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TFT
薄膜トランジスタをTFTという。「Thin Film Transistor」の略である。
ア行
アルファ崩壊
不安定な原子核は、時間の経過とともに放射線を出して他の原子核へと変化する。
これを「原子核崩壊」または｢原子核壊変｣といい、原子核崩壊を起こす原子核を「放射性同位元素」または｢放射性核種｣という。
アルファ崩壊とは、アルファ線を放射する原子核崩壊をいう。
陽子2個、中性子2個から構成される核子のカタマリ(Heの原子核)をアルファ粒子といい、アルファ粒子が高速で放射されたものをアルファ線という。
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アンペールの法則
電流Iが流れる導線に方位磁針を近づけると、方位磁針が動く。
このことから、電流Iの周囲に磁場Hが生じることが分かる。
電流I、距離rと磁場Hの関係を簡単にまとめた式がアンペールの法則である。
円周長をl、比例定数を1とすれば、磁場Hは電流Iを円周長lで割ったものとして表現できる。
これがアンペールの法則の基本形である。
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イオン結合
原子同士がつながり合うことを化学結合という。
化学結合には、イオン結合、共有結合、金属結合、水素結合がある。
イオン結合は、クーロン力で、陽イオンと陰イオンが結合する化学結合である。
イオン結合で形成される結晶はイオン結晶と呼ばれる。
位置エネルギー
高さhにある質量mの物体はmghの「仕事をする可能性」を持つ。
これを位置エネルギーという。
質量mの物体がグラグラと今にも落ちそうな状態であるか、また絶対に落ちないように安全に固定されているかは関係ない。
その高さがｈであれば位置エネルギーはmghなのだ。
つまり、高い位置にあるというだけで、エネルギーを持っているというわけだ。
重力は保存力なので、物体の移動による仕事は途中の経路に無関係ということになる。
だから、位置エネルギーの大きさは、「高い位置」と「低い位置」の２点間の「高さの差」だけで決まる。
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移動度
固体中でキャリア(電子、ホール)の移動がどれほど容易であるかの指標を移動度という。
溶液中で、荷電粒子(イオンやコロイド粒子)が電場によって泳動するときの指標になる場合もある。
ウェーバー[Wb]
1[A]の電流が作るリング状の磁場にそって、磁気を一周させる。
このときの仕事が1[J]だったとき、その磁気は1ウェーバー[Wb]と定義する。
磁束の変化が誘導起電力を起こす。
1秒あたりの磁束の変化が1ボルトの起電力を生じた場合、その磁束は1ウェーバー[Wb]である。
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渦(うず)電流
磁場中で金属板を急激に動かすと、電磁誘導が発生しこの金属内に電流が流れる。
この電流は渦(うず)を巻くように流れるので渦電流と呼ぶ。
渦電流は、レンツの法則によって、磁場の変化を妨げる方向に流れる。
運動エネルギー
ある速度で移動する物体Aが、静止している物体Bと衝突する。
衝突の勢いでＢが移動する。
ということは物体Aが物体Ｂに仕事をしたということになる。
つまり、衝突前の物体Aはエネルギーを持っていたことになる。
このように運動する物体が持つエネルギーを運動エネルギーという。
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運動の3法則
物体の動きを運動という。
運動は力によって変化する。
力と運動の関係をまとめたものが運動の３法則だ。
「ニュートンの運動の３法則」とも言われる。
◎慣性の法則(第１法則)
物体は力が加わらないかぎり、そのままの状態を続ける。
◎運動方程式(第２法則)
物体に力が加わると、質量に比例した加速度を生じる。
◎作用反作用の法則(第３法則)
物体に力が加わると、物体は同じ大きさの力で押し返す。
「物体に働く力と運動の関係」を論じるのが力学である。
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運動方程式
力を加えると運動の状態が変化する。
物体には「力が加わると、質量に比例した加速度を生じる」という性質があるからだ。
この関係を数式としてまとめたものが運動方程式である。
運動の第２法則とも言う。
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運動量
運動量とは運動する物体の勢いを示す量である。
運動量「質量と速度の積」である。
式ではP=mvと記す。
速度が早いほど、運動の勢いは大きい。
また質量が大きいほど、運動の勢いも大きくなる。
だから、運動量は速度と質量に比例するのだ。
この式を見て分かることは、運動量は物体の大きさや素材は無関係であることが分かる。
質量と速度とを掛け合わせるのだから運動量の単位は[kg・m/s]となる。
運動量も力積も単位は[kg・m/s]である。
このことから運動量の変化が力積に相当することが分かる。
「運動エネルギー」とイメージが似ているがまったく別の概念である。
運動量はベクトルであるが、運動エネルギーはスカラーである。
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運動量保存の法則
二つのボールA、Bを正面衝突させたとしよう。
A、Bは衝突した瞬間に跳ね返り、衝突前とは反対方向に向かう。
このとき、AとBの運動量の合計は衝突の前後で変化しない。
ボールA、Bが正面衝突ではなく斜めに衝突した場合は、縦方向、横方向それぞれで運動量保存の法則が成り立つ。
運動量はベクトル量なのでこのようなアプローチが可能なのだ。
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永久機関
外部からのエネルギー供給なしに、仕事を行い続ける装置を永久機関(第一種永久機関)という。
永久機関の研究の歴史の中から、エネルギー保存の法則が見出された。
エネルギー保存の法則から明らかなように、永久機関は実現できない。
エネルギー保存の法則を満たしていても、熱力学第二法則により、熱効率100%の熱機関は実現できない。
熱効率100%の熱機関を第二種永久機関という。
エネルギー
仕事をする可能性がある状態を、エネルギーを持つという。
エネルギーの大きさは「もし仕事をしたらどれだけ仕事ができるか」で表現する。
物体がある状態で持っているエネルギーは、その状態を失うことによってなされる仕事に等しい。
つまり、仕事でエネルギーを使い果たすと、エネルギーはゼロになる。
「仕事」も「仕事をする可能性」も同じ[J]で表現する。
このため、仕事とエネルギーを混同する人がたまに見られるが両者は別物である。
エネルギーにも形態よりいろいろある。
位置エネルギー、運動エネルギー、熱エネルギー、電気エネルギーなどだ。
エネルギーがどのような形態であっても、仕事をする可能性を持っていることには変りがない。
ただし、エネルギーの種類によって、仕事を取り出しやすい・取り出しにくいが違うだけである。
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エネルギー等配分の法則
各自由度に対し、同一量のエネルギーが配分されるという法則。
デュロン＝プティの法則は、エネルギー等配分の法則から導かれる。
オームの法則
導体に電圧を加えると、自由電子が正極へ向けて移動する。
この「自由電子の移動」が電流なのである。
電圧が大きくなれば、移動する自由電子の数もそれに応じて増えていく。
このことから、電圧Vと電流Iが比例することが確認できる。
この関係がオームの法則だ。
比例定数Rを抵抗(または抵抗値)という。
物質によって自由電子の挙動は異なる。
このことは、「電流をより流しやすい導体」、「それほどよく流れない導体」が存在することを意味する。
オームの法則の式を変形すると、抵抗Rが大きいほど、電流が流れにくいことが読み取れる。
同じ電圧でも、抵抗Rの値が大きい物質の方が、電流は流れにくいのだ。
Rは、電流を流さないようにする働き(邪魔する働き)なので「抵抗」という。
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カ行
カー効果
入射光に対し、反射光の偏光面が回転する現象をカー効果、または磁気光学カー効果という。
ガウスの法則
電気力線の本数と電荷量の関係をまとめたものがガウスの法則だ。
「任意の閉曲面を貫く電気力線の総本数は、その閉曲面内の電荷の総和を誘電率で割ったものに等しい」
これがガウスの法則である。
点電荷が作る電場の強さはクーロンの法則によって求める。
ところが、電荷が面状に分布している場合ではクーロンの法則ではなくガウスの法則を利用する。
「電場の強さを求めよ」という設問中に「面状に分布した電荷」が登場すれば、ガウスの定理を活用するのがセオリーだ。
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角運動量
運動量は「運動の勢いの程度」であるが、「角運動量は回転運動の勢い」で」ある。
物体が運動量Pで回転運動しているとき、回転の中心からの距離rとPとの外積を角運動量という。
外積ということは、角運動量はベクトル量なのだ。
角運動量は一般にLで表現する。
並進運動での運動量に対応するのが、角運動量だ。
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核子
原子核は、陽子と中性子から成り立っている。
陽子と中性子を核子と総称する。
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核力
中性子や陽子を相互に結びつけ、原子核としてまとめあげる力を核力という。
陽子間の電気的な反発力を乗り越えて陽子同士を結合させるのだから核力は非常に強力だ。
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カ氏(華氏)
カ氏(華氏)はファーレンハイトが考案した温度の目盛りである。
| 変換 | 式 | 算出方法 |
| セ氏→カ氏 | F=(9/5)×C+32 | セ氏温度に(9/5)をかけ、32をプラスする。 |
| カ氏→セ氏 | C=(5/9)×(F-32) | カ氏温度から32をマイナスし、(5/9)をかける。 |
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カルノーサイクル
低温度と高温度の間で動作する可逆の熱サイクルの一種。
等温膨張、断熱膨張、等温圧縮、断熱圧縮の4工程から構成される。
理論上の効率はよいが実現は不可能である。
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慣性モーメント
慣性モーメントは「回転しにくさ」の程度を示す量である。
慣性モーメントの値が大きいほど、その物体は回転しにくい。
慣性モーメントは一般に記号Iで示され、並進運動における「慣性質量」に対応する。
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慣性力
立った状態で、他人から強く押されると、力を受けてよろける。
この力は押した他人から受けたものだ。
走行中の電車内で立った状態で、カーブすると、同じようによろける。
このときも、押されるような力を感じる。
しかし、この場合は何かに押されたのではない。
電車がカーブしたことによって、見かけの力が生じたのだ。
この見かけの力を慣性力という。
吸収線量
人体(または動物等の生命体) へのX線(放射線)の影響を評価する量を吸収線量という。
吸収線量の単位は、Gy(グレイ)である。
エネルギーを質量で割るので、1[Gy]=1[J]/[kg]の関係がある。
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共有結合
原子同士がつながり合うことを化学結合という。
化学結合には、イオン結合、共有結合、金属結合、水素結合がある。
共有結合は、原子が相互に電子を共有した状態の化学結合である。
共有結合は極めて強固である。
金属結合
原子同士がつながり合うことを化学結合という。
化学結合には、イオン結合、共有結合、金属結合、水素結合がある。
金属結合は金属でよく見られる化学結合の一種である。
大量の自由電子が整然と並んだ陽イオンの間に満ちることによって、陽イオン同士をクーロン力で結び付いている。
展性、延性、金属光沢などの金属特有の性質は金属結合による現れである。
クラーク数
地球表層部16km、水圏、気圏にある元素の存在量を重量%で示し、順位付けした数値。
第一位は酸素(49.5%)、第二位は珪素(25.8%)
クーロンの法則
プラスの電荷とマイナスの電荷は引き合う。
この力をクーロン力という。
二つの電荷があれば、この二つは相互にクーロン力を及ぼしあう。
その大きさは電荷の積に比例し、距離の二乗に反比例する。
これがクーロンの法則だ。
電荷の単位はＣ(クーロン)である。
kは比例定数である。
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ケプラーの法則
ヨハネス・ケプラーによって発見された惑星の運動に関する法則をケプラーの法則という。
ケプラーの法則は、以下の3つの法則から構成されるため、ケプラーの3法則という場合もある。
第1法則
惑星の軌道はすべて楕円であり、太陽はその焦点である。
これは、天体の軌道はすべて円錐曲線になることの一面を表している。
第2法則
面積速度一定の法則 惑星と太陽を結ぶ直線が一定時間に作る面積は、惑星の居場所に無関係に一定である。
これは、角運動量保存の法則の一面を表している。
第3法則
惑星の公転周期の2乗は、軌道の半長径の3乗に比例する。
これは、万有引力の法則の一面を表している。
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降伏点
引張試験を続けていくと、途中で急に応力が低くなる場合がある。
このときの応力を材料片の断面積(試験前)で割った値を降伏点という。
降伏点を過ぎてさらに引張りを続けると、応力は増加せず、伸びだけが進むという現象が出現する。
国際単位系(SI単位系)
国際的に共通して用いる単位の体系。1つの物理量に1つの単位が割り当てられている。
科学的な定義に基づく基本単位と、基本単位の乗除で表す組立単位、倍数を表す接頭辞から構成される。
SI単位系ともいう。
JIS、計量法は国際単位系(SI単位系)に準拠している。
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コリオリの力
地球は球体であるために、緯度によって自転スピードが異なる。
赤道上が最も速く、緯度が高くなるにつれ、自転スピードは遅くなる。
赤道上から真北に長距離の砲弾を撃った場合、その砲弾は東にずれる。
砲弾は東向きのスピードを持ったまま、発射されたが、弾丸が北上するにつれ、真下の地面の自転スピードが弾丸よりも遅くなるからである。
北半球の台風はすべて反時計方向に渦を巻くのも同じ理由からである。
クラウジウスの原理
熱を、低温の物体から高温の物体に移動させて、それ以外の変化を起こさない過程は実現できないという原理をクラウジウスの原理という。
これは熱力学の第二法則の一面を示している。
グレイ[Gy]
Gy(グレイ)は吸収線量の単位である。
Gyは放射線や吸収物質の種類には無関係に定義されている。
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交流
大きさや向きが周期的に変化する電流(または電圧)を交流という。
コロイド
コロイドとは、物質の微細な粒子が、気体中や液体中に分散している状態をいう。
コロイドは粒子ではない。
粒子が分散している状態のことである。
コロイド中の粒子のことをズバリ表現したい場合は「コロイド粒子」という。
コロイド粒子のサイズは10-5〜10-7cm程度である。
これは通常の分子やイオンに比較してかなり大きいが、光学式顕微鏡では見ることができないサイズだ。
このサイズでは、ろ紙の目を通り抜けるから、ろ過は不可能だ。
一方で、セロハン膜やぼうこう膜は通過できない。
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サ行
作用・反作用の法則
机の表面を手で押すとしよう。
押す力を強めるほど、手が感じる力は大きくなる。
これは、手が机を押すと、机も同じ大きさの力で手を押し返すからだ。
この場合、手が机を押す力を「作用」、机が手を押し返す力を「反作用」という。
作用と反作用は、大きさは等しく方向が正反対の力のペアなのである。
作用と反作用のペアは力のあるところすべてに成立するのである。
これを「作用・反作用の法則」、または運動の第3法則という。
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仕事
水平な板の上に物体が置かれている。
この物体に紐を結び物体を水平に、力Ｆで引っ張るとしよう。
この力Fにより、物体が距離ｓだけ移動したとする。
このとき力Fは物体に対して仕事をしたといい、その量はＷ=F・sと定義する。
この場合、
・力Fは物体に仕事をした
・物体は力Fによって仕事をされたのだ。
今度は物体を斜めに引っ張ってみよう。力Ｆが斜めに作用したケースだ。
この場合は、力Ｆのs方向の成分のみを考えればいい。
具体的な定義はＷ=F・s cosθとなる。
なお、仕事をする可能性をエネルギーという。
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仕事の原理
どのように工夫しても仕事の大きさは変らない。
これを仕事の原理という。
仕事の総量は変化しないから、仕事を使ってそれ以上に大きな仕事を作りだすことができないということだ。
これはテコの原理にも通じる。
できるだけ力を要しないためには、極力長い柄のテコが必要である。
ここで注意しなくてはならないのは、柄の長いテコを使用して得するのは「力」であって、「仕事」ではないということだ。
柄が長くなれば、テコを押し下げる距離は長くなる。
つまり「力で楽しても、より長い距離を移動しなくてはならない」という仕事の原理が作用していることが分かる。
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磁性体
磁気を帯びる性質を磁性といい、磁性を持った材質を磁性体という。
磁性体には常時性体、反磁性体、強磁性体があるが、せまい意味では強磁性体のみを磁性体と呼ぶ。
シーべルト[Sv]
Sv(シーべルト)は線量当量の単位である。
吸収線量Dを、放射された部位や線質によって補正した量が線量当量なのだ。
線量当量H=吸収線量D×線質係数Q×修正係数Nの関係がある。
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重力加速度
地球上の物体はすべて、万有引力の作用により地球の中心へ向かって引かれている。
地球が物体を引く力を重力という。
支えがなければ、物体は重力の影響で落下する。
物体は落下しながら、だんだんとスピードアップする。
落ちるほど、落ちるスピードはどんどん加速していくのだ。
つまり加速するのである。
落下時の加速度は、すべての物質で同一である。
重い軽いに関係なく(質量の大小に関係なく)同じ加速度で落ちるのだ。
重力に従って落下するときの加速度を、重力加速度といい、一般に「g」で表す。
gの値は約9.8[m/s2]である。
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照射線量
電離作用で生じた単位質量あたりの電荷量を照射線量という。
照射線量は放射線の源の程度を表しているのではなく、照射された影響を表す単位である。
質量あたりの電荷なので、単位は[C/kg](クーロン毎キログラム)となる。
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静電エネルギー
充電されたコンデンサーは、内部にエネルギーを蓄えている。
これを静電エネルギーという。
静電エネルギーは極板間の電場に蓄えられている。
「コンデンサーを充電する」とは「コンデンサーに静電エネルギーを与える」と等しい。
コンデンサーを充電するためには、電荷を運ばなくてはならない。
そのためには、先に極板に溜まった電荷による電界に逆らって、次の電荷を運ぶ必要がある。
つまり、仕事が必要だ。
電荷の運搬に要した仕事の総量が、静電エネルギーとなる。
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静電容量
静電容量とは、導体が電荷を蓄える能力をいい、電位あたりの電荷で示す。
「容量」と言っても「これ以上電荷を蓄えたら、導体が壊れてしまいますよ」といった限界を示しているのではない。
電荷Qと電位Vの関係は「Q=CV」の関係がある。
この比例定数Cが静電容量だ。
この式から、以下の意味が読み取れる。
・静電容量Cが同じだったら、蓄えた電荷が大きいと電位も高くなる
・静電容量Cが大きければ、少ない電位でも大きな電荷が蓄えられる
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ゼーベック効果
2種類の金属線で円になるようにループを作る。
このループの二つの接点に温度差があると、電圧が生じる。これをゼーベック効果という。
ペルチェ効果と逆の関係にある。
絶対零度
原子はすべて振動している。
振動の度合いが大きいほど、マクロの視点で捉えたとき温度が高いのだ。
温度を低下させると、原子の振動はそれに応じて小さくなる。
つまり温度が低くなる。
原子の振動が完全に停止する温度がマイナス273℃(絶対零度)である。
振動が完全にストップしているのでこれよりも温度を低下させようがないのだ。
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線量当量
放射線防護の観点で、被爆量を評価する単位が線量当量という。
人体に吸収された量が同じであっても、吸収した部位や放射線の種類によって人体への影響は異なる。
吸収線量を、放射された部位や線質によって補正した量が線量当量なのだ。
線量当量の単位はSv(シーべルト)である。
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タ行
ダイオード
結晶構造の分断なく、p型半導体とn型半導体が接している領域の部分をpn接合という。
pn接合に電極を取り付けた電子部品をpn接合ダイオード、または単にダイオードという。
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力のモーメント
物体を回転させようとする能力を「力のモーメント」といい、Fとrの外積で表す。
力のモーメントは、Ｎで表すことが多い。
外積なので、力のモーメントはベクトル量である。
別名トルクともいう。
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てこの原理
少ない力で重量物を動かすことができる。
これをてこの原理という。
てこは一本の棒に過ぎないが、支点・力点・作用点の３つの点から構成される。
だ。
てこの原理は、力のモーメントによる効果の現れである。
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デュロン・プティの法則
比熱容量は物体によって異なる。
しかし、個体の定積モル熱容量は物質の種類とは無関係に「だいたい同じ」になる。
その値は約25.5[J/mol・K]であり、ちょうど3R(気体定数Rの3倍)に相当する。
これを、デュロン＝プティの法則という。
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電圧
高い位置にある物体は、低い位置へ向け落下しようとする。
同様に電位の高い場所にある電荷は、電位の低い位置へ向け移動しようする作用が働く。
この作用を電圧という。
電荷の移動が電流なので、電圧は電流を流そうとする働きのことを指す。
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電位
重力場中の物体は、位置エネルギーを持つ。
同様に電場中の電荷も、位置に応じたエネルギーを持つ。
これは「電場での位置エネルギー」なので、電位という。
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電気力線
電場の様子を目で見て直感できるように工夫したのが電気力線だ。
電気力線という実体がこの世に存在するのではない。
電気力線が存在すると仮想すると他の物理現象を合理的に説明することができる。
電気力線は以下のように定義する。
電気力線はプラス電荷から湧き出し、マイナス電荷に吸収される。
電気力線上の任意の点の接線はその点での電場の方向を示す。
単位面積を通過する電気力線の本数(電気力線密度)はその場所の電場の強さに等しい。
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電磁石
導線を円筒状にグルグルに巻いたものをコイル(またはソレノイド)という。
このコイルに電流を流すと、磁力線はコイルの一端から出て他端に吸収される。
このため、電流の流れている電磁石は磁石と同じ働きを持つ。
これを電磁石という。
電磁波
「電場と磁場が交互に発生して伝播していく波」を電磁波という。
目に見える光(可視光)、電波、赤外線、紫外線、Ｘ線などはすべて電磁波である。
電磁波は長い波長(低い周波数)から短い波長(高い周波数)にかけて、
ラジオ波→マイクロ波→テラヘルツ波→赤外線→可視光線→紫外線→Ｘ線→ガンマ線
と名前が変化する。
つまり、これらの名称は電磁波を波長ごと(周波数ごと)に分けた呼び方なのだ。
電磁誘導
磁束が導体を横切ると、その導体に電位差が生じる現象を電磁誘導という。
電磁誘導は、モーターや発電機などの原理である。
電場
電荷の影響を受けている空間を電場という(電界という場合もある)。
電場内に他の電荷を持ってくると、その電荷は電場から力を受ける。
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同位体
原子番号が同一で、中性子数が異なる原子を同位体という。
同じ元素であっても（原子番号・陽子数が同一であっても）質量数がことなる元素が同位体だ。
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透磁率
磁場中に磁性体を入れると、磁性体は磁化して磁束密度Bを生じる。
磁束密度Bは、与えた磁場の強さHに比例する。
このときの比例定数を透磁率といいμで表す。
等電位面
電位は場所によって異なる。電荷から遠いところでは小さいし、近ければ大きい。
この電場の中で、電位の等しい点を連ねていくと面が形成される。
この面を等電位面という。
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ナ行
ニュートリノ
ニュートリノは、ベータ崩壊時に放射される中性の素粒子である。
電子ニュートリノ、ミューニュートリノ、タウニュートリノ の3種類、およびそれぞれの反粒子が存在する。
ニュートリノの質量は非常に小さい。
熱力学の第一法則
仕事や熱が系(気体が充満しているシリンダ)に出入りすると、系の内部エネルギーが変化する。
「仕事の出入り」とは、ピストンを押したり引いたりすることである。
「熱の出入り」とは、シリンダを暖めたり冷やしたりすることである。
内部エネルギーの変化は、状態量(温度、圧力、体積)の変化となって現れる。
内部エネルギーがU0のシリンダに対し、仕事Wや熱Qが出入りした結果、内部エネルギーがU1に変化したとする。
このとき、仕事の出入り、熱出入りと内部エネルギーには、以下の関係がある。
この式は「仕事Wや熱Qの出入りの総量は、内部エネルギーの変化に等しい」ということを表現している。
これを熱力学の第一法則という。
[・・さらに詳しく見る・・]
燃料電池
熱を介さずに、化学エネルギーを電気エネルギーに変換する装置。
ハ行
ハロゲン
化学元素のうち、17族に属するフッ素、塩素、臭素、ヨウ素等の元素を「ハロゲン」という。
「塩を作るもの」という意味である。
半減期
放射性原子の個数が、崩壊によって半分になるまでに要する時間を半減期という。
半減期は、原子の種類だけに依存し、量や温度、圧力に影響されない。
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万有引力定数
二つの質量間に作用する万有引力の大きさは、二つの質量の積に比例し、距離に反比例する。
このときの比例定数を万有引力定数といい、「G」で表す。
[・・さらに詳しく見る・・]
ビオ・サバールの法則
ビオ・サバールの法則は、電流の周囲に発生する磁場についての法則である。
電流とその周囲の磁場の関係を示した法則には、アンペールの法則もある。
ビオ・サバールの法則を積分したものが、アンペールの法則だ。
[・・さらに詳しく見る・・]
ファラデー効果
入射光に対し、透過光の偏光面が回転する現象をファラデー効果という。
ファラデーの電気分解の法則
電気分解によって電極に析出された物質の量は、流れた電気量に比例すること示した法則である。
1モルの物質を生成するためには、96500[C]の電気量が必要である。
ファラデーの電磁誘導の法則
電磁誘導の際、誘導起電力は時間あたりの磁場の変化に比例すること示した法則である。
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フーコーの振り子
低摩擦で長い振り子。地球の自転に伴い振り子の振動面が回転する。
フーリエの法則
単位面積を垂直方向に横切って流れる熱量は温度勾配に比例するという法則。
不純物半導体
純粋な半導体に異なる元素(不純物)を意図的に加えた半導体を不純物半導体という。
不純物を加えた結果、自由電子が豊富になった半導体をN型半導体、ホールが豊富になった半導体をP型半導体という。
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フックの法則
バネを手で伸ばすと、最初は小さな力でバネが伸びる。
しかし、伸びが大きくなるとバネの反発が強くなり、手で伸ばすことはできなくなる。
ここから「バネの伸びは、加えられた力に比例する」という法則が理解できる。
この法則をフックの法則という。
フックの法則はバネに限らず、すべての物体に通用する。
例えば、金属の引張試験では、応力と歪の間にフックの法則が成立する。
ブラウン運動
静止した水面上に浮かんだ、花粉や微細なススのような微粒子を顕微鏡で確認すると、無秩序な運動が確認できる。
この無秩序な動きをブラウン運動という。
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フレミングの左手の法則
電流の周囲には磁場が生成する。
電流の近くに方位磁針があると、電流による磁場と方位磁針の磁場が影響しあう。
この結果、動きやすい方位磁針が動くことになる。
もし、電流が流れる導線が固定されておらず、方位磁針ではなく固定磁石であれば、磁場の影響によって導線が動くことになる。
このとき、導線の受ける力の方向、電流の方向、磁場の方向には規則がある。
この規則をフレミングの左手の法則という。
フレミングの右手の法則
導体が磁束(または磁力線)を横切って動くとき、電磁誘導によってこの導体に起電力が生成される。
このとき、電磁誘導の方向、電流の方向、磁場の方向には規則がある。
この規則をフレミングの左手の右手という。
ベータ崩壊
不安定な原子核は、時間の経過とともに放射線を出して他の原子核へと変化する。
これを「原子核崩壊」または｢原子核壊変｣といい、原子核崩壊を起こす原子核を「放射性同位元素」または｢放射性核種｣という。
β線を放出する原子核崩壊をβ崩壊という。
β線とは原子核から放出される高速の電子だ。(原子核を取り巻く電子ではない。)
この電子は中性子から放出されたものだ。
その中性子から負電荷を持った電子が放出されるので残った中性子は正電荷を帯びることになる。
正電荷を帯びればこれはもう中性子ではなく陽子になる。
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ヘスの法則
物質が化学変化するときに発生(または吸収)する総熱量は、変化の前後でだけ決まり、途中の反応経路には一切影響されない。
これをヘスの法則という。
ヘスの法則は、エネルギー保存の法則の一面を示している。
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ペルチエ効果
種類の異なる金属を接合して電圧を与えた場合、金属の接合部で熱が吸収(または放出)される。
これをペルチエ効果という。
ゼーベック効果とは、逆の現象である。
ポアソン比
縦ひずみ(荷重方向の伸び)に対する横ひずみ(直角方向の伸び)の比をポアソン比いう。
比を比で割っているので単位はない。 つまりポアソン比は無次元数である。
ボーア半径
理論的に計算された水素原子の電子の軌道半径をボーア半径と呼ぶ。
水素原子についての実験事実をほぼ正確に説明できたことにより、量子力学が開拓される第一歩となった。
ホール効果
電流が流れている物体を磁場内に入れると、その物体に起電力が生じる現象をホール効果という。
この名は、発見者ホール(Hall)がに由来するため、正孔の意味のホール(hole)とは無関係である。
磁場を検出するセンサー(ホール素子)等に応用されている。
保存力
「力」には、引力や電磁気力、摩擦力等様々な種類がある。
「仕事」という視点では、力は保存力と非保存力に分類することができる。
保存力には、重力、バネの弾性力、クーロン力、磁気力が含まれる。
摩擦力や流体の抵抗力は非保存力である。
仕事が経路に依存しないで始点と終点だけで、仕事が決まるような力を保存力という。
遠回りしても仕事は変わらない。
保存力が作用すれば、位置に応じたポテンシャルエネルギーが存在する。
保存力のみが作用していれば、ポテンシャルエネルギーと運動エネルギーの和は常に一定である。これを力学的エネルギー保存の法則という。
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ボルツマン定数
気体定数Rをアボガドロ定数Nで割った定数kをボルツマン定数という。
ボルツマン定数は、温度とエネルギーの関係を明らかにする定数である。
ボルツマンは、オーストリア出身の物理学者ルートヴィッヒ・ボルツマンに由来する。
マ行
ミリカンの実験
電子が持つ電荷を素電荷(または電気素量)という。
ミリカンの実験とは、素電荷を測定するための実験である。
帯電させた油滴を噴霧する。
この油滴は重力により落下するが、電圧を加えた電極間でクーロン力を受け空中で静止する。
静止した瞬間の電極間の電場の大きさから、油滴の電荷が算出されるのだ。
算出された油滴の電荷は、常に「ある値」の整数倍になる。
「ある値」が電荷の基本となる量、素電荷である。
モノポール
磁石は必ず、N極とS極がペアになっている。
磁石を切断しても切り口が新たな磁極になるため、N極とS極は常にペアとして存在するのだ。
一方で、N極だけ、またはS極だけの仮想的な磁石を磁気単極子、またはモノポールという。
量子力学では、モノポールの存在が予測されているが、現在までのところ、まだ発見されていない。
ヤ行
ヤング率
縦弾性係数ともいう。「応力(力/断面積)」を「ひずみ(伸び/元の長さ)」で割った値である。
有効数字
測定値を読み取るときに「最小目盛りの1/10の値を目分量で読む」というルールを設けている。
このルールに従って読み取った値を有効数字という。
もし最小目盛りが0.1Vであれば0.01Vまで、0. 01Vであれば0. 001Vまで読み取ることになる。
有効数字は、最小目盛りの1/10の範囲で不確かさが含まれた数字なのだ。
「有効」という言葉から、「有効数字は全桁が正確」といった印象を持つ人がいるが、それは誤りである。
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誘電体
絶縁体に外部から電圧が加わると、電流が流れないが、分極(後述)という現象が起きる。
分極や分極によって生じる絶縁体の働きに着目した場合、絶縁体とは言わずに誘電体という。
絶縁体とは別に誘電体という物質群が存在するのではない。
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ラ行
ライデン瓶
ライデン瓶は、18世紀に発明された静電気を蓄積する装置である。
ガラス瓶の内側と外側に金属がコーティングされていてるため、コンデンサとして機能する。
当時、電気の実験に多く用いられた。
ラジウム
ラジウムはアルカリ土類金属の元素の一つである。
ラジウムはアルファ崩壊によってラドンへと変化する。
ラドン
ラドンはラジウムのアルファ崩壊によって生じる希ガスの一種である。
無色無臭の気体である。
力学的エネルギー保存の法則
保存力のみを受けて運動する物体の運動エネルギーとポテンシャルエネルギーの和は常に一定である。
これを、力学的エネルギー保存の法則という。
力学的エネルギーとは、運動エネルギーとポテンシャルエネルギーの総称である。
力学的エネルギー保存の法則が成立する大前提は、「保存力のみを受けて運動する」場合だ。
地上で停止した物体は、重力(保存力)以外に地面からの抗力を受けている。
保存力のみでないので、力学的エネルギー保存の法則が成立しないのだ。
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力積
力とその力が作用した時間との積を力積という。
力が時間をかけて作用した場合の効果を表現した量と考えてもいい。
力の単位は[N]、すなわち[kg・m/s2]である。
これと時間との積が力積なのだから、力積の単位は[kg・m/s]となる。
この単位[kg・m/s]は運動量の単位でもある。
運動量と力積とは本質が同等なのだ。
力が作用すると運動量が変化する。
運動量の変化は、与えられた力積に等しいのだ。
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力率
交流を負荷に加えた場合、電圧と電流とで位相差が生じる場合が多い。
位相差を考慮して計算した場合、交流には2種類の電力が定義できる。
負荷で実際に消費される「有効電力」と見かけの「皮相電力」である。
皮相電力に対する有効電力の割合を力率という。
レンツの法則
磁場が変化すると、その磁場中の導体に起電力が生じ誘導電流が流れる。
この誘導電流は、原因となった磁場の変化を打ち消す方向に流れる。
これをレンツの法則という。
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ローレンツ力
荷電粒子が磁力線を横切って移動するとき、この荷電粒子は磁場から力を受ける。
この力をローレンツ力という。
ローレンツ力は、「磁力線を横切る」ことがポイントである。
磁場中であっても、荷電粒子が磁力線の方向に移動しするときにはローレンツ力は生じない。
この場合は磁力線を横切っていないからだ。
ワ行
ワインバーグ・サラム理論
ワインバーグ・サラム理論は素粒子理論の一つである。
弱い相互作用と電磁相互作用を統一する理論である。
この理論により宇宙が始まってから最初の10-10秒間は、弱い相互作用と電磁相互作用力は、同一であったことになる。
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