物理学解体新書

物理学用語辞典

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ア行

アーク放電

気体放電の一種。高温の陰極から熱電子放出で維持される放電。



アーク溶接

溶接法の一種。アーク放電(空気中の放電)を利用して、同種の金属をつなぎ合わせる。



アーラン

通信回線の混み具合を示す単位。1回線を1時間使用したときが1アーラン。



アイソトープ

原子番号が同一で、中性子数が異なる原子。同位体ともいう。
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(アイソトープ)だ。
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アインシュタインの関係式

光速の二乗と質量の積がエネルギーとなることを示した式。アインシュタインが特殊相対性理論の中で導き出した。



アクセプタ

半導体に意図的に追加される不純物の一種。正孔(ホール)を供給する。



アクチニウム系列

4つある崩壊系列の一つ。ウラン235からスタートし鉛207で完了する。系列中に登場する核種の質量数はすべて4n+3。系列中にアクチニウム227 が登場するのでらアクチニウム系列という。



悪魔の証明

存在しないことの証明は不可能であることから、存在しないことの証明を悪魔の証明という。イギリスの科学哲学者カール・ポパーは反証の可能性を科学の必要条件とした。したがって反証に悪魔の証明を求めるものは科学ではない。



アスペの実験

1980年代にアスペが実施した実験。ベルの不等式が成り立たないケースを発見した。



圧縮荷重

材料を縮める方向に与える荷重。



圧電効果

誘電体に機械的な圧力を加えると、誘電体の表面に電荷が現れる現象。



圧電素子

圧力が加わると電圧が発生する素子。または電圧が加わると伸縮する素子。強誘電体の一種。ピエゾ素子ともいう。圧力センサーやライターの着火石に利用されている。



アップクォーク

クォークの一種。ダウンクォークとともに第一世代のクォークに分類される。2個のアップクォークと1個のダウンクォークで陽子が、1個のアップクォークと2個のダウンクォークで中性子が構成される。



アノード

電流が流れ込む側の電極。真空管であれば陽極、電池であれば陰極になる。



アボガドロの法則

温度・体積・圧力が同じ気体は種類とは無関係に同じ数の分子を含む。



アモルファス金属

周期的な結晶構造を持たない金属。非晶質金属ともいう。液体状態から急速に冷却することで結晶にならず、アモルファス金属になる。



アモルファス半導体

非晶質半導体ともいう。非晶質の固体の中で、半導体に類似した特性を持つ物質。



アラゴの円板

非磁性の円形金属板(アルミ等)の上で接近させた磁石を回転させると、これに追従して円盤が回転する現象。



アルカリ金属元素

周期表の第1族の元素の総称。リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、フランシウムの6元素。電子を1つ失って1価の陽イオンになりやすい。



アルカリ土類金属元素

周期表の第2族の元素の総称。カルシウム、ストロンチウム、バリウム、ラジウムの4元素。さらにベリリウム、マグネシウムを加えて6元素とする場合もある。電子を2つ失って2価の陽イオンになりやすい。



アルキメデスの原理

流体の中の物体には、物体が押しのけた流体の重さと同じ大きさの浮力が作用する。



アルファ線

放射線の1種。高速で飛ぶヘリウムの原子核。電離作用が強く経路上の物質をイオン化するが、透過力は小さい。放射性元素のアルファ崩壊によって放出される。



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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アルファ粒子

ヘリウム4の原子核。アルファ線の正体がヘリウム4の原子核であったことに由来する。



安全率

許容応力に対する引張強さに比。



暗電流

光電効果を持つ物質で、光がないときに生じる微弱な電流。熱が原因となって生じる。



アンペア

電流の単位。1秒間に1クーロンの電荷が流れたときの電流が1アンペアである。アンペールに由来する命名。



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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イーサネット

LANの規格の1種。ベースバンド伝送技術を基礎とする。



イオン

電子を失うことでプラスに帯電した原子、または電子を過剰に持つことでマイナスに帯電した原子。



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。



イオン結晶

多数の陽イオンと陰イオンがイオン結合によって固体となった結晶。食塩の結晶が例。



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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位置ベクトル

ベクトルを用いて位置を示したもの。方向と距離を示している。
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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。




色温度

光の色を数値で示したもの。黒体を熱したときに放射される光の色とその時の温度の間には相関がある。これをスケールとして色を温度で表現する。



陰イオン

負の電荷を帯びた原子(または原子団)。陽子数よりも多くの電子を持つため、負の電荷を帯びている。負イオンまたはアニオンともいう。



陰極線

放電現象時に陰極から放射される電子。



インターロック

安全を確保するための回路。カバーを開けるとスイッチが切れて、電源回路が遮断されモーターが動作しなくなる等。



インバータ(論理回路)

論理ゲートの一種。信号値を反転する。入力が0なら1、入力が1なら0を出力する。



インバータ(電力)

直流を交流へ変換する装置、機材。逆の変換をする装置、機材はコンバータ



インピーダンス

直流回路での、電圧と電流の比は抵抗であるが、交流回路での、電圧と電流の比はインピーダンスと呼ぶ。単位はΩ(オーム)である。



インピーダンス整合

受け側回路が得る電力が最大となるように、受け側回路の入力インピーダンスと、送り出し側回路の出力インピーダンスを一致させておくこと。これより受け側回路に入るときの信号の反射が回避できる。



ウィーンの変位則

黒体放射のピークの波長(極大波長)と温度の関係を表した式が、ウィーンの変位則である。



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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ウェハ

半導体素子(集積回路等)を作るためのベースとなるディスク状の材料。通常、シリコンでできている。



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。




宇宙線

宇宙空間を高速で飛ぶ粒子。大部分は陽子、アルファ粒子(ヘリウムの画原子核)。



ウラン235

ウランの同位元素の一種。天然のウランの約0.7%を占める。ウラン235は核分裂の連鎖反応を起こすが、ウランを核燃料とするためにはウラン235の濃度を高める必要がある。これを濃縮という。



ウラン238

ウランの同位元素の一種。天然のウランの約99.3%を占める。ウラン238は核分裂を起こしにくいため、ウランを核燃料とするためにはウラン238の濃度を下げ、ウラン235の濃度を高める必要がある。



ウラン系列

4つある崩壊系列の一つ。ウラン238からスタートし鉛206で完了する。系列中に登場する核種の質量数はすべて4n+2。ラジウム系列ともいう。



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。



永久磁石

電流や磁場を与えなくても磁石としての働きを長期間発揮する物体。



エーテル

光が伝播するために存在すると仮定された媒質。マイケルソン・モーリーの実験によって否定された。エーテルが否定されたことで光速度一定の原理が見出され、相対性理論へとつながった。



液晶

固体と液体の両方の性質を併せ持つ物質の状態。



液体ヘリウム

極低温(-269度C)で液化したヘリウム。超電導技術で冷却材として利用される。



エジソン効果

加熱された固体(金属、半導体)の表面から熱電子が放出される現象。熱により固体内の自由電子がエネルギーを得ることで発生する。熱電子放出とも呼ばれる。エジソンがフィラメントを用いた実験中に発見した。



エックス線

放射線の一種。紫外線より波長が短く、ガンマ線より長い電磁波。レントゲン撮影の他、結晶構造解析にも利用される。



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。



エミッタ接地

トランジスタの3端子(ベース、コレクタ、エミッタ)のうち、ベースを入力、コレクタを出力とする増幅回路の方式。エミッタが共通の端子なのでエミッタ接地と呼ぶ。大きな利得が期待できるがバイアスや温度に影響されやすい。



エラトステネスの篩

素数を発見するための手法。エラトステネス(古代ギリシアの科学者)が考案したらしい。



エレクトロニクス

電子の性質・現象を利用した技術や応用機器の研究分野。電子工学ともいう。



円運動

物体が円周上を移動していく運動。移動速度が一定の場合は等速円運動と呼ぶ。単振動や波動の基本となる運動。



エンコード

データの形式を一定のルールに従い変換すること。エンコードされたデータを、元のデータ形式に戻すことはデコードという。



円周率

直径の何倍が円周の長さになるのかを示す値。



円錐曲線

楕円(真円を含む)、放物線、双曲線の総称。円錐の任意の切断面は楕円、放物線、双曲線のどれかになる。



エントロピー増大の法則

自然界は平衡状態に移行しようとする。



オイラーの多面体定理

すべての多面体で、頂点の数-辺の数-面の数=2となる。



黄銅(おうどう)

銅を主成分とした銅と亜鉛の合金。真鍮(しんちゅう)ともいう。英語でbrass(ブラス)という。管楽器の多くが黄銅でできていることからブラスバンドという。



応用数学

工学や科学技術、社会科学での利用に関する数学の一分野。



応力

荷重をかけたとき、破壊されずに耐えようとして物体内部に生じる力。物体内部の応力をすべて合わせると、その物体にかかる荷重と等しくなる。全応力と荷重がつり合いの状態にあるため、物体は変形はするが、移動もせず、破損もしないことになる。



応力ひずみ曲線

ひずみと応力の関係を表示したグラフ。



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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オシレータ

交流電圧を生成する回路。発振回路ともいう。



オシロスコープ

電気信号の波形を表示する装置・計測器。



オッカムのカミソリ

同じ現象を説明する仮説が複数ある場合に、よりシンプルな仮説を採用する考え方を「オッカムの剃刀」という。新理論を持ち出すよりも、既知の理論組み合わせで考えるほうが、真実である場合が多いことも示唆している。説明のムダな部分を切り落とすことから「剃刀」と表現されている。



オプトエレクトロニクス

光を電気信号に、または電気信号を光に変換して利用する工学。光工学(オプティクス)とエレクトロニクスの合成語。物質の光学的性質を電子工学と結びつけた技術や理論。



音波

空気中を伝わる波。適正な振動数の範囲の音波は音として認識される。




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