物理学解体新書

物理学用語辞典

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ハ行

ハードウェア記述言語

ディジタル回路設計で使用するプログラミング言語。ハードウェアの動作と接続を記述する。 HDLと略す。



パイ中間子

強い相互作用を媒介するボソンの一種。核子(陽子と中性子)をつなぎとめる素粒子。陽子が電気的な反発力よりも強く結び付き原子核ができている。この強い結びつきを生むのがパイ中間子である。



バイト

情報量の単位。8ビットで1バイト。1ビットが2進数の1桁なので1バイトは2進数の8桁を表す。1ビットは0か1かの2通りだが、1バイトは256通りの情報を表現する。



ハイパス・フィルタ

入力信号の高い周波数成分だけを通過させる回路。低い周波数成分は遮断される。



バイポーラ・トランジスタ

トランジスタの一種。バイポーラとは、2種類のキャリア(電子と正孔)で動作するタイプであることを示す。これに対し1種類のキャリアのみで動作するタイプのトランジスタをユニポーラ・トランジスタと呼ぶ。npnトランジスタ、またはpnpトランジスタはバイポーラ・トランジスタの代表例。



パウリの排他原理

一つの状態に入ることができる電子はただ1個だけという法則。このため一つの原子内で、2個以上の電子のエネルギー準位、スピンのすべてが同じになることはない。



箔検電器

電気の有無を調べる装置。静電誘導を利用し、箔の動きを見ることで帯電の状態が確認できる。



白色LED

白色光を放つLEDのこと。LED単体で白色光を生成できないので、赤、青、緑の各色LEDを同時に点灯させ白色を作る。



白色ノイズ

全周波数帯域で均一に生じる雑音。



薄膜

数十層以下の原子の層で構成された薄い膜。蒸着やスパッタリング等で製造される。通常「はくまく」と読むが「うすまく」と読む場合もある。



薄膜トランジスタ

FET(電界効果トランジスタ)の1種。液晶パネルなどでの利用が多い。TFTとも表記する。主にアモルファスシリコンなどの層で構成される薄型のトランジスタ。



波源

波動の中で、最初に振動が発生した場所。



パスカル

圧力・応力の単位。Paと表記する。1平方メートルあたり1ニュートン (N) の力が作用するとき、圧力は1パスカル(Pa)である。



パスカルの原理

流体の一部に加えられた力は、流体の他の面にも同じ力で作用する。油圧ジャッキはパスカルの原理で作動する。



発振回路

交流電圧を生成する回路。オシレータともいう。帰還型(きかんがた)と弛張型(しちょうがた)がある。



波動

振動が周囲に伝わっていく現象。



ハニカム構造

隙間なく正六角形を並べた構造。



波面

波の同じ位相(例えば波の山の頂点)の部分を結んだ面。波面は波の進行方向に対して必ず垂直となる。



バラクタ

端子間の電圧を制御することで、静電容量を調整できるダイオード。バリキャップともいう。



バリキャップ

端子間の電圧を制御することで、静電容量を調整できるダイオード。バラクタともいう。



パリティ

粒子のもつ特性の一つ。



パリティチェック

データを伝送するとき、または記録するときに発生したデータの誤りを検出する方式の一つ。



バルクハウゼン効果

強磁性体を磁化させるとき、不連続な雑音が生じる現象。磁壁が不連続に移動することが原因。



パルス

非常に短い時間で電圧が急激に変化する信号。一般に矩形波ともいうが、三角波などもある。



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。



ハロゲンランプ

電球内部に微量のハロゲンガスを封入したランプ。ハロゲンガスがフィラメントの蒸発を抑えるので、通常の白熱電球よりも輝度を高めることができる。



パワートランジスタ

大きめの電力を扱うトランジスタ。高温になるため放熱(冷却)のための構造が必要。



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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反磁性体

外部から作用する磁場と逆方向に磁化される性質を持つ物質。反磁性体としての性質は多くの物質が持つが常磁性や強磁性が顕著だと反磁性は見えない。



搬送波

信号を載せるための電波。搬送波に信号を載せる操作を変調という。



半導体工学

半導体をテーマとする工学の分野。半導体素子の特性や設計、製造法を扱う。、



バンド理論

固体中での電子の振る舞いに関する理論。電子の軌道が近付きあって帯びのようになるからこの名がついた。



反物質

電荷などがすべて逆の素粒子から作られた物質。



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・・]



物質の燃焼熱によって、空気がプラズマになった状態。



ヒートシンク

放熱(または吸熱)のための部品。表面積が大きくするためにフィンを持つ。



ヒートポンプ

低温部から高温部へ熱を移動させる装置。冷蔵庫、エアコンはヒートポンプの例。



ピエゾ素子

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。圧電素子ともいう。圧力センサーやライターの着火石に利用されている。



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。
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光起電力効果

光が半導体のpn接合部(または半導体と金属の接触面)にあたると起電力が発生する現象。太陽電池は光起電力効果を利用して発電する。



光触媒

光が当たると触媒になる物質の総称である。光合成は天然の光触媒。



光の波動説

光の正体に関する仮説の一つ。光は波動であると考える。波が存在するには媒体が必要であり、光の波動の媒体としてエーテルが仮定された。



光ファイバー

光を伝えるガラスやプラスチック製の伝送路。光通信やレーザー溶接で使用される。



非晶質金属

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



非晶質半導体

アモルファス半導体ともいう。非晶質の固体の中で、半導体に類似した特性を持つ物質。



歪(ひずみ)

物体に外力(荷重)を作用させたときの伸びた長さを、最初の長さ(無荷重時の長さ)で割った量。



ひずみゲージ

物体のひずみを測定するためのセンサ。金属や半導体を利用してひずみを検出する。



皮相電力

交流電圧と交流電流のそれぞれの実効値の積。実際に消費される電力ではない。交流回路での見かけの電力。



ビッカース硬さ

材料の硬さを示す特性の一種。正四角錐形のダイヤモンドの圧子を一定の力で材料に押し付け、できたくぼみの対角線の長さから算出する。



ヒッグス粒子

素粒子の一種。他の素粒子に質量を与える。素粒子は質量を持っていないが、ヒッグス粒子に満たされた空間を動くときに抵抗に会い質量が現れる。



ビット

情報の最小単位。2進数の1つの桁を表す。Binary Digitの略。8ビットを1バイトとする。



引張荷重

材料を伸ばす方向に与える荷重。



比電荷

荷電粒子の電荷量と質量の比。



非電解質

液体に溶したとき、陽イオンと陰イオンに電離しない物質。糖やアルコールが例。



ピトー管

航空機の速度を測定する機器。ベルヌーイの定理を利用している。



非ニュートン流体

流れの方向にそった面が受ける粘性力と、流れの垂直方向の速度変化率が比例しない流体。ニュートン流体以外の流体。コロイド溶液が非ニュートン流体の例。



微分回路

変化する入力電圧の変化や傾きを出力する回路。ハイパスフィルターに利用される。



微分方程式

未知数をズバリ求める方程式を代数方程式といい、これに対し未知の関数を求める方程式を関数方程式という。微分形式を含む関数方程式を微分方程式という。不明の現象を微分方程式として表現し、そのを微分方程式を満たす関数を発見すれば、その現象の解明が進んだことになる。



非保存力

始点、終点とその間の経路によって仕事の量が変わる力。遠回りすれば仕事は増える。



ヒューズ

定格を超える電流から回路を保護する部品。電流が定格以上になる発熱して溶断し、電流の流入を妨げる。



比誘電率

誘電率を真空の誘電率で割った値。物質ごとに異なる。



表皮効果

高周波電流は導体の表面を流れ、中心部はほとんど流れない現象



表面粗さ

部材を機械で加工した後に残る、部材の表面の微細な凹凸の度合い。加工面の状態を示す。



表面処理

部材表面に施す加工。耐久性の向上や表面の保護が目的。



比例限度

引張試験で、荷重と試験片の伸びが比例する上限。



ファインセラミクス

各種物性に優れたセラミクス



ファストン端子

圧着端子の一種。



ファラッド

F(ファラッド)は静電容量の単位である。1C(クーロン)の電荷を与えた導体の電位がV(ボルト)の場合、その導体の静電容量は1F(ファラッド)である。



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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ファラド

静電容量の単位。マイケル・ファラデーに由来する。



フィードバック

出力電圧を入力側に戻す(帰還させる)ことで、入力と出力を比較し、出力を安定させる制御方法。負帰還ともいう。



負イオン

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。陰イオンまたはアニオンともいう。



フィゾーの実験

フィゾーが行った光速を測定する実験。回転する歯車の歯の間に光を通すことで測定した。



フィボナッチ数列

0、1で始まり、前の二項の和が次の項となって続く数列。0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144, 233, 377・・・・・。隣り合う二項の比は黄金比 に収束する。



フィラメント

電球や電子管等の内部で使用される金属線。タングステンやニッケルを材質としたコイルが多い。電流を流すことで発熱し熱電子や光を放出する。



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。



ブートローダ

パソコンの起動時に最初に立ち上がり、OSを起動させるプログラム。



フープ応力

円周方向に発生する引張応力



フーリエ級数

複雑は波形を、様々な三角関数(sinとcos)の合計だけで表現する方法。



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。



フーリエ変換

複雑な波形を、複数の正弦波の重ね合わせで表現する方法。



ブール代数

論理演算の基礎となる代数。0または1の2値で論理を表現する。



フェライトコア

高周波ノイズの対策用の部品。コアの中央の穴にケーブルを通すことで、ケーブルに流れたノイズ電流による磁場をフェライトコアが吸収する。アースが不要。



フェルミ粒子

一つの量子状態に一つしか存在が許されない粒子。フェルミオンともいい電子、陽子、中性子がその例。フェルミ粒子が従う存在のパターンを、フェルミ・ディラック統計という。これに対し、1つの状態に何個でも入れる粒子がボーズ粒子。



フォト・ダイオード

光を検出するダイオード。



フォト・トランジスタ

ベース端子にフォトダイオードを接続したトランジスタ。フォトダイオードの受光量でベース電流がコントロールされる。



フォトニクス

光工学。



フォトン

素粒子の一種。電磁波(光、電波、エックス線等)を粒子として扱う場合の名称。光子ともいう。



不確定性原理

ミクロの世界では、位置と運動量を同時に知ることはできないという原理。位置と運動量を同時に測定した場合、値には必ずある一定の不確定さが含まれる。



不活性ガス

化学反応を起こしにくい気体の総称。希ガスともいう。ヘリウム、ネオン、アルゴン等周期表の第0族に属する元素。窒素を含める場合もある。



負帰還

出力電圧を入力側に戻す(帰還させる)ことで、入力と出力を比較し、出力を安定させる制御方法。フィードバックともいう。



不揮発メモリ

電源が切られても、記憶していた内容が消えないメモリ。ROMやフラッシュメモリが例。



複屈折

入射光が屈折するときに二つに分かれる現象。水晶などで観察される。これは水晶が光学的異方性を持つからである。



複素数

実数a、b 、虚数iを用いa + bi の形で表現させる数。



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。



物質波

電子は粒子として振る舞う場面と、波動として振る舞う場合の二面性があり、波動として振る舞う場合を物質波と表現する。ド・ブロイ波ともいう。



物性物理学

物質の性質をミクロの視点で研究する物理学の領域。



物体

物質が集まり塊りとなったもの。



物理量

物理的な性質や状態を示すための量。質量、速度、時間、距離、角度などが物理量である。



負の仕事

力の向きと、移動の方向が逆のときの仕事。仕事は力のベクトルと変位ベクトルの内積なので、方向が逆だと内積は負の値になる。



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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ブラウン管

映像を表示する陰極線管。かつてテレビ画面やパソコンのモニタに利用されていた。



プラズマ

分子が電離によって陽イオンと電子に別れて存在している状態。固体・液体・気体に続く4番目の状態。



ブラッグ反射

結晶に入射したエックス線が、特定の方向にだけ反射する現象。反射する方向は結晶面間隔や波長によって決まる。エックス線に限らず電子線でもブラッグ反射は起こる。



フラッシュメモリ

電源を切っても内容が失われず、書き換えも容易なメモリー。EEPROMよりも面積あたりの記憶容量が増加している。



プランク定数

量子力学の基本となる定数。「h」で表される。光(電磁波)の振動数とプランク定数の積は、その振動数の電磁波が持つエネルギーに相当する。



振り子の等時性

振り子の周期(振り子が往復する時間を)は振幅とは無関係に一定である。このような性質を振り子の等時性という。



ブリネル硬さ

材料の硬さを示す特性の一種。鋼球圧子を一定の力で材料に押し付け、できたくぼみの表面積で算出する。



浮力

流体中の物体に上向き作用する力。浮力は物体と同体積の流体の重さに等しい。



プレーナトランジスタ

平坦な構造のトランジスタ。プレーナトランジスタの技術が発展し集積回路の開発につながった。



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。



フロギストン説

燃焼の原因を燃素(フロギストン)の化学反応と移動と考える学説。燃素説ともいう。質量保存の法則によって否定された。燃素(フロギストン)と熱素(カロリック)は別。



フロッピーディスク

回転する円盤を利用した磁気記憶媒体。外部補助記憶装置として1970年にIBM社が開発した。



ブンゼンバーナー

ガスが噴出する勢いを利用して空気を吸入して混合し、高温を得るガスバーナー。発明者ブンゼンの名に由来する。



平面波

波面が平面な波。



ベース接地

トランジスタの3端子(ベース、コレクタ、エミッタ)のうち、エミッタを入力、コレクタを出力とする増幅回路の方式。ベースが共通の端子なのでベース接地と呼ぶ。電流の増幅よりも電圧の増幅に適する。高周波回路に利用される。



ベースバンド伝送

搬送波へ変調しない状態のデータをそのまま送信(受信)する伝送方式。



ベータ線

放射線の1種。高速で飛ぶ電子(または陽電子)。放射性元素のベータ崩壊によって放出される。



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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ベクトル

大きさと方向を併せ持つ量。平行四辺形の原理で合成ができる。力、加速度、運動量がその例。1849年にハミルトンが命名した。(長谷川律雄「力学入門」中公新書,2015年)



ベクレル

放射性物質が持つ放射能(放射線を放つ度合い)の単位。1秒間に崩壊する原子の個数で示す。



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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ベッセル関数

ベッセルの微分方程式の特殊解の一つである関数。円筒関数ともいう。



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。



ヘルツ

周波数、振動数の単位。Hzと表記する。1秒間に1回の振動で1Hzである。1000倍ならキロヘルツ(kHz)となる。



ベルヌーイの定理

流管内の圧力は断面積によらず一定となる。



ペロブスカイト

結晶構造の一種。二種のイオンと酸素原子から構成される。チタン酸バリウムが代表例。



変圧器

交流電力の電圧値を変換する機器・部品。変換には電磁誘導を利用する。



ヘンリー

インダクタンスの単位。1秒間に1アンペアの割合で直流電流が変化して1ボルトの起電力が生じれば1ヘンリーである。ジョセフ・ヘンリーの名に由来する命名。



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。



ホイートストンブリッジ

抵抗を4つの四辺形になるように組んだ回路。四つのうちの一つの抵抗値が不明でも、中間点の電位差を測定して抵抗値を明らかにすることができる。



ホイヘンスの原理

平面波の波面上のすべての点から常に球面状の素元波が出ていると仮定する手法。波が隙間を通過するとき、隙間を起点として新たな球面波が生まれる現象を説明できる。



崩壊系列

放射性元素が放射線を出して、順次他の元素に変化し最終的に安定元素に落ちつく過程。ウラン系列、アクチニウム系列、トリウム系列、ネプツニウム系列の四つ。



放射性同位元素

同位元素の中には放射線を出す元素と出さない元素がある。このうち放射線を出す元素を放射性同位元素という。ラジオアイソトープともいう。天然に存在するが、加速器で人工的にも作られる。



放射線

空気を電離する能力をもつ電磁波または粒子線(高速な粒子)。放射線にはいくつかの種類があるが、実体や発生機構は異なる。



膨張率

物体が熱膨張したときの、温度変化に対する長さ(または体積)の増加率の割合。



放電

電極間の電位差によって、気体に電流が流れる現象。気体は絶縁体なので本来電気を通さない。



放物線

重力中で落下する物体が描く曲線。円錐曲線の一つ。定直線と定点から等距離にある点の集まりは放物線になる。



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。



ボーズ粒子

一つの量子状態に何個でも入れる粒子。ボソンともいい光子、中間子がその例。ボーズ粒子が従う存在のパターンを、ボーズ・アインシュタイン統計という。これに対し、一つの量子状態に一つしか存在が許されない粒子がフェルミ粒子だ。



ホール

固体内で電子が抜けた部分。プラスの電荷を帯びた粒子のように振る舞う。正孔とも呼ばれる。



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。



ホール素子

ホール効果を利用して磁場を検出するセンサー。



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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ボトムクォーク

クォークの一種。トップクォークとともに第三世代のクォークに分類される。



ポリカーボネート

熱可塑性プラスチック素材の一種であり、エンジニアリングプラスチックの一種。優れた耐衝撃性を持つ。スマートフォンの外装等に利用される。



ボルタ電池

ボルタ(イタリアの物理学者)が発明した電池。銅板を正極、亜鉛板を負極とし、硫酸を電解液とする。起電力約1.1V。1800年に完成。



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。



ボルト

電位の単位。電場の力に逆らって1Cの電荷を動かす仕事が1J(ジュール)の場合、その電位は1V(ボルト)である。



ホワイトノイズ

すべて周波数が同じ程度の強さで含まれている雑音。




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