理系の雑学・豆知識

物理、化学、生物、数学、地学、宇宙についての雑学・うんちく・豆知識・トリビアを集めたサイトです

物理

持てる、飲める、楽しめる! 不思議な水「Ooho!」をおいしく作ってみた

本格的に夏のシーズンを迎え、冷たい飲み物が必須のこの季節。ペットボトルを買ったはいいものの、近場にゴミ箱がなく、困ってしまったなんてことも多いのでは? 近頃、ネットでは、そんな心配無用の食べられる液体ボトル「Ooho! 」が話題になっています。 …

ヘテロダイン方式について解説

3極真空管で発信器を作ることができるようになり、真空管式の送信機が実現しました。しかし、この送信機には無線電信(CW)の信号検出に問題がありました。 1903年にフェッセンデン( Fessenden)はヘテロダイン(Heterodyne)方式による復調を発明しました…

格子振動について解説

格子振動(こうししんどう Lattice vibration) 物質は原子または分子がら構成されていますが、その原子や分子の運動エネルギーの状態によって3つの状態(物質の三態)がありエネルギーを失うに従って気体、液体、固体に変化しますが、原子や分子が結合して…

アイロンの歴史

アイロン掛け(皺しわ伸ばし)とは 本来繊維は元の状態に戻る性質を持っていて、布に織られて繊維が密接に絡まりあっていることから、洗濯等外部から強い力を与えられると繊維が互いに絡まってしまい、乾燥するときに元に戻れない状態になったものが布にでき…

マグネトロンの原理 について解説

マグネトロンの基本的な構造は真空の容器の中心にフィラメントで加熱された陰極から電子が放出され、正の高い電圧の円筒状の陽極が陰極の回りを取り囲んでいて、その外側にはコイルが巻かれ真空容器の軸方向に磁界を発生させます。 コイルで発生する磁界の方…

物質のバンド構造(バンド理論)について解説

エネルギーバンド(Energy Bands エネルギー帯) パウリの排他原理は「2つ以上のフェルミ粒子が、全く同一の量子状態を持つことはできない」ので、フェルミ粒子である原子が持っている電子は特定のエネルギー状態しかとりえないのですが、特に、結晶体を構…

電気抵抗とは何か?

あらためて電気とは何かをもう一度良く考えてみましょう。 くどいかもしれませんが、電気の根本は電荷を持った物質(電子等)が存在することです。 電荷を持った物質があり、電荷を持った物質と電荷を持った物質との間には力が働きます。(クーロンの法則) …

発電機と電動機の原理について解説

発電機(はつでんき electrical generator ダイナモ(dynamo)ともよばれます)の原理 発電機は、ファラディが発見した電磁誘導の法則に従って、機械的エネルギーを電気エネルギーに作り変える機械です。 電気には直流と交流があります。 歴史的には直流発電…

空中線の原理について解説

電荷粒子に加速度が働くと、基本的にはそれによって受け取ったエネルギーに等しいエネルギーを持った電磁波を発生します。なぜそのような現象が発生するのか、その理由はわかりません。アンテナはこの原理を応用したものです。 荷電粒子とは 電荷を持った粒…

ヘルツの電磁波の確認実験について解説

ヘルツ(Heinrich Rudolf Hertz 1857/2/22-1894/1/1)は開回路の両端にとりつけた二本の金属棒の間に小さな隙間(ギャップ)を設け、そこで火花放電させ、離れた部屋に置いた受信リングの隙間にも同時に小さな火花が発生することを見出した(即ち電波を受信し…

受信器とはなにか

受信器(じゅしんき receiver.) 電波を利用した信号を受信し、信号を出すという装置です。 アンテナ 空間を伝わって来た電波をとらえる 高周波増幅器(こうしゅはぞうふくき) 受信した微弱な信号を出来るだけ忠実に大きくするためには混合器等で発生する雑…

送信機とはなにか

送信機(そうしんき transmitter) 送信する信号を含んだ高周波エネルギーを発生する装置です。 発信器(はっしんき) 送り出す周波数(搬送波)の1/nの周波数を発信(電気的振動を作る)させる。 緩衝増幅器(かんしょうぞうふくき) 発信器からエネルギー…

無線通信とはなにか

無線通信(むせんつうしん radio communication)には送信・受信をする無線電信(むせんでんしん radiotelegraph)と無線電話(むせんでんわ radio(tele)phone)があり、 電信は符号を電話は音声を送信・受信します。無線放送(むせんほうそう radiobroadcas…

ガンマ線とはなにか

ガンマ線(γ線 Gamma rays ) 放射線の一種でエネルギーが高く、物を透過する性質があります。その実体は、波長がおおよそ10pmよりも短い電磁波ですが粒子としての性格が出てきます。 1900年にポール・ヴィラールは、透過性が高く電荷を持たない放射線を発見…

エックス線(X線)とはなにか 

エックス線(X線 X ray):~0.1 Å(10-10乗 m)程度の波長の電磁波のことです。1895年にレントゲン(Wilhelm Conrad Rontgen)が発見した(このためレントゲン線と呼ぶこともある)医療分野でのレントゲン撮影や、材料の内部の傷等の探索、物性物理学分野では…

紫外線とはなにか

紫外線(しがいせん Ultraviolet (UV) )波長は 400~14nm となる。人間に見える紫色の光よりもエネルギーの高い光で、光のスペクトルでは可視光線の上限である紫色よりも外側にあることからこの名ができました。 太陽光線に含まれる紫外線のほとんどが大気…

可視光線とはなにか 

可視光線(かしこうせん Visible light) 波長: (0.38 ~ 0.78(μm) 人間の目で見える範囲の光で視覚の根源をなすものです。 人間の目は、電磁波の刺激を受けるとその刺激の量や性質に応じて反応できますが、その範囲は限られたもので、太陽が出す電磁波の最…

赤外線とはなにか

赤外線(せきがいせん:infrared rays)は可視光線と電波の間の電磁波(波長0.7μm-1mm)で、可視光線の赤色より波長が長く(周波数が低い)、電波より波長の短い(周波数が高い)電磁波のことで人の目では見ることができません。 赤外線は波長によって近赤外線…

電磁波の伝播と光速とはなにか

マクスウェルの方程式から、電磁場の伝播速度(真空中の光の速度)は次の関係で与えられます。 電磁波の速度を表わす定数 c が光速に一致するという事実により、マクスウェルは光が電磁波の一種であると予言していました。 (この式は真空中の光の速度は定数…

相かご型誘導電動機の原理 

今日大型の発電機として最も広く使用されているのは3相交流発電機です。その電気は発電所から変電所に送電され、変電所から工場などに配電され、また、電柱の上に取り付けられた変圧器(柱上変圧器)で単相に変換されて一般の家庭用に届けられます。 この、3…

深層心理学ユングと理論物理学者パウリとの交流、あるいはパウリ効果の威力

パウリの排他律の発見や電子のスピンの提唱者として有名な理論物理学者のヴォルフガング・パウリ(1945年ノーベル賞受賞)は少し変わった人だったようです。 電子のスピンはアルカリ金属の発光スペクトルの研究中にパウリによって発見されましたが、その解釈…

熱電効果(ゼーベック・ペルティエ・トムソン効果)について解説

熱電効果(thermoelectric effect)は、電気伝導体や半導体等の金属中において、熱エネルギーと電流が相互に及ぼし合う効果のことです。 ゼーベック効果、 ペルティエ効果、トムソン効果の三つが熱電効果とされているものです。 ゼーベック効果とペルティエ…

マイケルソン・モリーの実験について解説

光源Sから発せられた光を半透明鏡Hに当てると、Hで透過した光線l1は鏡M1で反射してHに戻り、そこで反射して望遠鏡にに入る。一方Hで反射した光線l2は鏡M2で反射してHに戻り、そこを透過して望遠鏡に入る。HとM間の距離をLとする。そこで、l1とl2の干渉を望…

コンプトン効果・ コンプトン散乱

コンプトン効果(Compton effect) は1923年にアーサー・コンプトン(Arthur Holly Compton,1892/9/10-1962/3/15)によって確かめられました。 電磁波を物質にあてたとき、散乱してでてくる電磁波の波長が入射電磁波のそれより大きくなるという現象です。コン…

ヴィーンの変位則/シュテファン・ボルツマン則について解説

黒体(Black body完全放射体)とは、外部からの放射(電磁波)などのあらゆる波長の電磁波を完全に吸収する物体のことです。完全な意味での黒体(完全黒体)は現実には存在しないのですが、それに近い物質や物体は存在します。 黒体からの熱や光などの放射を…

超伝導現象とはなにか

超伝導 (ちょうでんどう Superconductivity)現象とは低温環境下である種の物質に生じる現象で、電気抵抗がゼロとなり、磁場を完全に排除(マイスナー効果)する現象のことです。 超伝導現象が生じる物質のことを超伝導体 (Superconductor) といい、超伝導状…

アインシュタインの式とはなにか

アルベルト・アインシュタイン(Albert Einstein)が考え出した公式は沢山ありますが、有名なものはE = mc2 エネルギーと質量の等価を示すアインシュタインの関係式。E = hν p = hν / c 光量子に関するアインシュタインの関係式。 ΔE = hν-W 光電効果に関する…

平行板コンデンサについて解説

電池(電圧V(V))に接続された面積 A(m2)の平板(導体)2枚を間隔d(m)で平行に向かい合わせ、2枚の平行導体平板の間にはなにも無い状態では、平板の片方には Q(C)の正電荷が蓄積され、もう一方の平板には Q(C)の負電荷が蓄積されています。 この平板と平板の…

静電容量について解説

静電容量(electrostatic capacity.capacitance) 定義静電容量は単位電圧(1ボルト)によって蓄えられた電荷です。記号は(C)、単位はファラド(F)です電気的に孤立した導体の静電容量を C [F] 、導体に蓄えられている電荷を Q [C]、 無限遠点を基準とし…

誘電率について解説

誘電率(permittivity) 電界は真空中では電界を伝える働きがあり、物質中では電界を伝える役割の他に、電荷の移動や電気双極子を回転させるなどの働きをします。これらの働きを定量的にしたのが誘電率です。従って、誘電率は物質(真空を含む)に固有の値で…