物理学解体新書

物理学用語辞典

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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。



カーネル

OSの核となるプログラム。プロセス管理、メモリ管理、システムコールを担う。



カーボンナノチューブ

パイプ状の形をした炭素の結晶。耐熱・耐薬品にすぐれ、鋼鉄の100倍以上の強度を持つ一方で、曲げても折れないしなやかさを持つ。



ガイガー・カウンター

放射線の量を計測する機材。ガイガー・ミュラー計数管またはGM計数管とも呼ばれる。装置内を放射線が通過することで、内部の不活性ガスが電離され通電する。この通電の回数をカウントすることで放射線の量を評価する。



回帰分析

相関関係または因果関係が予測される2つの変数を分析する手法。



碍子(がいし)

電線を周囲と絶縁する磁器。



ガイスラー管

真空放電の実験に使用する器具。低圧の気体を封入したガラス管で両端に二つの電極を持つ。電極間に電圧を与えると放電が観測できる。



解析力学

座標の取り方に影響されない形で、物理の法則を表現した力学。



回折

障害物のすぐ横を通過した波が、障害物の背後に回り込む現象。日光による影の輪郭がぼやけているのでは、回折で太陽光が回り込んだため。もし回折がなければ影の輪郭はシャープになっているはず。



解像度

画像の細かさを示す数値。画素(画像を構成する微小な点)の密度で表現し、通常は1インチあたりの画素の数が使われる。単位はdpi(dots per inch)。解像度が高いほどきめ細かい画像になる。



界面活性剤

親水基と疎水基の両方持つ物質の総称。洗剤に利用される。



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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拡散係数

粒子が拡散していく勢いを示す量。単位時間あたりに単位面積を通過した粒子の質量で示す。



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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確率波

電子の存在確率は、電子波の振幅の二乗で表されるため、電子波の振幅が大きい場所には、電子のいる確率が高い。このような波を確率波という。



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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隠れた変数理論

未発見の法則(変数)があるために、ミクロの世界が確率解釈に見えると考える理論。 ミクロの世界にも決定論が通じるという仮定に成り立っている。



化合物

複数種類の元素が化学結合で結びついた物質。



化合物半導体

2種類以上の元素で構成される半導体。III族とV族の元素からなるIII‐V族半導体や、II族とVI族からなるII‐VI族半導体がある。ガリウム・ヒ素半導体が例。



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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可視光線

電磁波の中で目に見える光の部分。電磁波は波長によって性質が異なり、波長ごとに名前が変わる。エックス線、紫外線、可視光線(光)、赤外線、電波は波長が異なるだけですべて電磁波である。



荷重

材料に外部から与えられた力。荷重を与えられると材料は変形する。意図して荷重を与えなくても、地球上のすべての物体は重力によって荷重を受けている。



荷重変形図

与えた荷重と、それによる材料の変形の関係を示した図



画素

画像を構成する微小な点。ピクセルともいう。個々の画素が色や明るさの情報を持っており、画素が集まって画像になる。



カソード

電流が流れ出す側の電極。真空管であれば陰極、電池であれば陽極になる。



加速器

電場や磁場を利用して、荷電粒子(電子、陽子等)を加速させる装置。高エネルギー物理学の実験のため、他の粒子に衝突させたり、放射線源として工業や医療に利用する。



加速度

速度が変化する割合。単位時間あたりで表現する。



加速度運動

速度の変化を伴う運動。加速度が一定なら等加速度運動といい、それが直線上なら等加速度直線運動となる。



画素数

1つの画像が含んでいる画素(画像を構成する微小な点)の数。ピクセル数ともいう。「480ピクセル×640ピクセル」のように縦×横の画素数で表現する。画像を単純に縮小や拡大しても画素数は変わらないため、拡大すれば画像は粗くなる。



片持ちばり

一端が固定されている梁(はり)。



カップリングコンデンサ

交流のみを通過させることを目的として、回路に組み込まれるコンデンサ



荷電粒子

電子や陽子のように、正または負の電荷を持つ粒子。中性子は電荷を持たないため荷電粒子ではない。



加法定理

角度を合成したときの三角関数の関係を示した定理。
sin(α+β) = sin α cos β + cos α sin β
cos(α+β) = cos α cos β - sin α sin β



ガリレイの相対性原理

互いに等速度運動をしている(または静止している)座標系では、すべて運動の法則が成り立つという原理。一定速度で動く電車でモノを落とした場合も、洋上を一定速度で走る船上でモノを落とした場合も、同様に落体の法則が作用する。言葉は似ているがアインシュタインの相対性原理とは直接の関係はない。



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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ガルバノメーター

検流計の別名。物理学者ルイージ・ガルヴァーニの名に由来する。



カロリック説

温度変化の原因を熱素という物質に求める学説。熱素が侵入した物体の温度は上昇すると考える。熱素説ともいう。ランフォードの実験によって否定された。



干渉

2つ以上の波が重なったとき、各波の振幅が合成される現象。干渉によって波は強め合ったり、弱めあったりする。



慣性

作用した力に抗して運動の状態をそのまま続けようとする性質。力が加わらない限り静止した物体は静止を続け、一定速度で動いている物体は、そのままの速度を維持する。



慣性質量

運動の第二法則で導かれる質量。これに対し、万有引力の法則から導かれる質量を重力質量という。



慣性の法則

静止している物体は外部から力を加えられない限り、静止状態を続ける。運動している物体は外部から力を加えられない限り、そのまま等速直線運動を続けるという法則。運動の第1法則ともいう。



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。



完全結晶

不純物や格子欠陥を含まない結晶。完全結晶に近い結晶は技術的に作られるが、100%の完全結晶は実在しない。



観測問題

電子は粒子性と波動性を合わせ持つが、実際には波である電子が観測されない現象。



カンデラ

光度(光源の明るさ)の単位。cdと表記する。カンデラという語はラテン語のろうそくに由来する。光源に照射された壁の明るさは照度という。



ガンマ線

放射線の1種。エックス線よりも波長が短い電磁波。電離作用は小さい。放射性元素のガンマ崩壊によって放出される。



ガンマ崩壊

放射性元素がガンマ線を放出する現象。アルファ崩壊、ベータ崩壊と異なり原子番号、質量数は変化しない。ガンマ線を放出した元素はよりエネルギーの低い状態に遷移する。



希ガス

化学反応を起こしにくい気体の総称。不活性ガスともいう。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。



気化熱

液体が気化する(気体になる)とき、周囲の物質から吸収される熱。気化熱が供給されないと液体は蒸発できない。



奇跡の年

当時、まったくの無名であったアインシュタインが、1905年に「光量子仮説」「ブラウン運動の理論」「特殊相対性理論」の三論文を立て続けに提出した。このことから1905年は奇跡の年と呼ばれるようになった。



揮発性メモリ

電源を切ると、記憶していた内容が消えるメモリ。DRAMやSRAMが例。



逆起電力

電流の変化によって磁束が変化するとき、電流の変化を妨げる方向に発生する起電力。誘導起電力ともいう。



キャリア

電流の担い手をキャリアという。半導体中のキャリアは自由電子とホール。導体中のキャリアは自由電子である。



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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球面波

波面がカーブしている波。



キュリー温度

加熱に伴い、強磁性体が強磁性の性質を失う温度。キュリー点ともいう。



キュリー定数

磁化率と絶対温度の逆数の比例定数。



キュリー点

強磁性体が、強磁性を失う温度。



強磁性体

外部から作用する磁場と同じ方向に磁化され、磁場の作用が無くなったあとも磁性を維持している物質。鉄、コバルト、ニッケルなどが強磁性体。日常で磁石と呼ばれているのは強磁性体である。



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。



強誘電体

外部の電場がなくても、自発的に分極している誘電体



極低温

絶対零度に近い温度。超伝導、超流動等の現象が出現する。



巨大磁気抵抗効果

通常の磁気抵抗効果よりも、磁場による物質の電気抵抗率の変化が顕著に大きい現象。巨大磁気抵抗効果が、HDD容量の飛躍的増大に多大に貢献した。Giant Magneto Resistiveを略しGMRともいう。



許容応力

材料を機械や建築物に使用する場合、内部に発生する応力が引張強さより十分に小さくなるように設計する。この時の応力を許容応力という。



キルヒホッフの法則

網回路の解析にしようする法則。オームの法則が適用できない場合に使用する。



近似値

真の値と考えても、実質的に差し支えない数値。円周率πは無限に続くが、3.14が近似値になっている。



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。



空気コンデンサ

空気を誘電体とするコンデンサ。



空乏層

PN接合部でキャリアが存在しない領域。



クーロン

電荷の単位。1秒間に1アンペアの電流が流れたとき、1クーロンの電荷が動いたことになる。シャルル・ド・クーロンの名に由来する命名。



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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クーロン力

電荷の間に作用する力。クーロン力の大きさは電荷の積に比例し、距離の二乗に反比例する。



クォーク

素粒子のグループの一種。物質の基本的な構成要素。陽子や中性子等のハドロンを構成する。



クォークの閉じ込め

クォークを一つだけ分離することは不可能だという現象。



屈折

異なる物質がたがいに接する境界面で、光が進行方向を曲げる現象。光速が物質によって異なるために生じる。



屈折率

屈折率=真空中の光速÷物質中の光速。屈折率は同じ物質でも波長ごとに異なる。



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。



クラッド

光ファイバーのコアの周囲を覆っている部分



グラビトン

重力を伝える素粒子。理論的に存在が予測されているが、現在のところ未発見。重力子ともいう。



クリープ

応力が一定でありながら、時間の経過に伴ってひずみが増加していく現象。高温で応力が高いほどクリープは顕著になる。



クリープ試験

材料を高温に加熱し、一定の荷重をかけ時間の経過に伴うクリープ変形を測定する試験。



グルーオン

強い相互作用(クオークを結びつける力)を媒介する粒子。距離が離れるほど強く作用するので、クォーク同士を引き離すことは不可能である。



クルックス管

真空放電管の一種。内部の気圧が約10Pa以下の放電管。発明者クルックスの名に由来する。



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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グロー放電

気体放電の一種。陰極のすぐ近くの陽イオンが陰極に衝突することで電子が放出され放電が維持される。



クロマトグラフィー

物質を分離する装置の一種。液状の物質を通過させると、成分ごとに移動のしやすさが異なるので帯状に分離される。



軽水

普通の水。重水素を含む水を重水といい、重水に対比して普通の水(重水素を含まない水)を軽水という。



ゲートアレイ

多数のトランジスタを並べたウエハに、配線を施して、論理回路とした半導体部品。短時間でカスタムLSIが開発可能。



撃力

衝突等によって瞬間に生じる大きな力。作用している時間はきわめて短いが、力は大きいので、撃力による力積は大きくなる。



結晶面

結晶格子内の任意の平面。



決定論

すべての現象は因果律によって事前に決定されているとする考えかた。すべての原子の位置と運動がわかれば未来は決まっているという主張。



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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ケルビン温度

絶対零度(マイナス273.15℃)を基準にした温度。単位はケルビン。絶対温度ともいう。



原子核

原子の中心。陽子と中性子から構成される。陽子数が原子番号。原子核をまとめる力を核力という。



原子核変換

原子核に核子(陽子、中性子)や他の原子核を衝突させることで、陽子と中性子の組み合わせが変わり、異なった原子核が生成される現象。



原子炉

核分裂連鎖反応のスピードを制御しつつ、継続させる機器。



元素半導体

一種類の元素だけで作られた半導体。シリコン、ゲルマニウム、セレン等がある。



検流計

微少な電流が流れているかどうかを調べる機器。これに対し電流計は電流の大きさ(微少とは限らない)を測定する。



コア

光ファイバーの中心部分



光円錐

ミンコフスキーの時空(四次元時空)を進む光の軌跡。円錐形になる。



光子

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。フォトンともいう。



光速

電磁波(光、電波等)の進む速さ。真空中での光速(秒速30万k/m)が宇宙でも最も速く、相対性理論により光速を超える物体はない。



光速度不変の原理

光速は観測者の運動に影響されることなく、常に一定となる原理。止まって光を観測しても、高速で移動しながら観測しても、観測される光の速度は変わらない。



剛体

現実の物体の運動を考えやすくするために、質量と大きさを持つが変形を無視できるものとしてモデル化したもの。変形しないのだから、弾性運動はない。



光弾性

外力で変形した弾性体が、受けた光を複屈折させる性質。干渉縞の様子を観察することで弾性体内部の歪みを知ることができる。不透明な部品の内部の歪みを知りたければ、同じ形のサンプルを透明な弾性体でつくり、干渉縞を観察すればいい。



光電効果

物質に光を当てたとき、物質の表面から自由電子が飛び出してくる現象。アインシュタインが光量子仮説によって解明した。



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。



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。



光量子仮説

光を粒子と考える仮説。光が持つエネルギーEは、光の振動数νとプランク定数hの積となる。光量子仮説により、光電効果が正しく説明できた。



国際キログラム原器

1889年のメートル条約に基づいて作られた質量の原器。国際度量衡局にに保管され、「キログラム」の定義になっていてる。新しい定義に移行するため国際キログラム原器の廃止が決まっている。



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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黒体放射

光(電磁波)を100%吸収し、まったく反射させない物体が黒体。黒体からの光の放射が黒体放射。



誤差拡散法

画像処理の技法の一種。限られた色数の中で、滑らかな階調を再現できる。ディザまたはディザリングともいう。デジカメやスキャナで利用されている。



古典力学

相対論・量子力学が登場する前までの力学。光速に比較して十分に遅く、マクロな世界で成立する。ニュートンの運動の法則を基礎として発展した剛体の力学や解析力学は古典力学に含まれる。



弧度法

一周360度を2π(=6.2831・・・)として角度を表現する方法。扇型の場合、弧度法で示した中心角と半径の積が弧長になる。弧度法で示した角度の単位はラジアンである。



コヒーレント

重なったときに干渉縞を作る特性を持つ波。波長・位相が揃った波はコヒーレントであるが、波長・位相がバラバラな波は重なっても干渉縞は作れないのでコヒーレントではない。



コペンハーゲン解釈

量子力学は、様々な状態の重ね合わせであるが、観測するとある状態に収束していまうという解釈。例えば、人間が観ていないとき、電子の位置は決まっていない。しかし人間が観ることで電子の位置が決まる。実際に観測する前の電子の位置は、多数の場所に同時に存在しているが、観測することで、一つの場所に収束する。



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。



コレクタ接地

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、エミッタを出力とする増幅回路の方式。コレクタが共通の端子なのでコレクタ接地と呼ぶ。高い入力インピーダンスと低い出力インピーダンスからインピーダンス変換に利用される。エミッタフォロワーとも呼ばれる。



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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コロナ放電

気体放電の一種。空気の絶縁破壊によって維持される放電。



コンデンサ

電荷(電気エネルギー)を蓄える受動素子。蓄電器、キャオアシタともいう。



コンパレータ

入力電圧の基準値に対する高低を判断する電気部品(電子部品)。比較器ともいう。



コンピュータ数値制御

工作機械で利用されている、コンピュータによる工具の操作。事前に設定されている位置や速度の情報で工具を操作する。



コンプトン効果

物体にエックス線を照射したとき、入射の前後でエックス線の波長が変化する現象。散乱したエックス線(入射後のエックス線)の波長が入射前のエックス線の波長より長くなる。




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