Aberracja światła, pozorna zmiana położenia obserwowanego obiektu astronomicznego spowodowana skończoną wartością prędkości światła oraz ruchem obserwatora (najczęściej związanego z Ziemią) w czasie, w którym promień światła pokonuje drogę od ciała niebieskiego do obserwatora. Rozróżnia się aberrację światła dobową (wynikającą z ruchu obrotowego Ziemi), roczną (spowodowaną ruchem orbitalnym Ziemi) i wiekową (spowodowaną ruchem Układu Słonecznego). Aberrację światła odkrył 1728 J. Bradley.

Ampère'a prawo, prawo określające siłę, z jaką pole magnetyczne o indukcji B działa na przewodnik, przez który płynie prąd o danym natężeniu I: dF = I (dL x B), gdzie dL - element przewodnika, dF - przyczynek siły działającej na element dL.

Brewstera kąt, taki kąt padania światła na powierzchnię dielektryka, przy jakim światło odbite jest całkowicie spolaryzowane poprzecznie, w płaszczyźnie równoległej do powierzchni dielektryka. Dla światła padającego pod kątem Brewstera, kąt między promieniem załamanym a odbitym wynosi 90°.

Odbicie i załamanie fal elektromagnetycznych na granicy dwóch ośrodków dielektrycznych: α - kąt Brewstera, n - współczynnik załamania ośrodka.

Coulomba prawo, podstawowe prawo elektrostatyki, określa siłę F z jaką oddziałują dwa punktowe ładunki elektryczne (q i Q) znajdujące się we wzajemnej odległości R:

F = (kqQ/R²)⋅r,

gdzie k - współczynnik proporcjonalności zależny od wyboru jednostek, w SI k = 1/4πε_o, ε_o - przenikalność dielektryczna próżni, r - wersor w kierunku łączącym oba ładunki o zwrocie przeciwnym do wektora łączącego je (gdy ładunki równoimienne) lub zgodnym (ładunki różnoimienne). Jeśli ładunki elektryczne nie znajdują się w próżni, wówczas współczynnik zmienia się z ε_o na ε - przenikalność właściwego ośrodka.

Dielektryczna stała, przenikalność dielektryczna ε, skalar (w ogólności tensor) opisująca właściwości ciała dielektrycznego w polu elektrycznym. Dla zmiennych pól elektromagnetycznych ε jest funkcją częstotliwości. Jest również funkcją temperatury i ciśnienia.

Przykładowe wartości ε różnych substancji (w temperaturze pokojowej, pod ciśnieniem normalnym, dla stałego pola elektrycznego): ε_wodoru =1.000270, ε_tlenu =1.000532, ε_KCI=4.68, ε_TiCI =31.9, ε_wody =78.3 (podobnie większe wartości przyjmuje ε dla innych cząstek polarnych).

Dobroć, Q, wielkość charakteryzująca ilościowo układ rezonansowy, określa, ile razy amplituda wymuszonych drgań rezonansowych jest większa niż analogiczna amplituda w obszarze częstości nierezonansowych. Q = 2πW_d/W_s, gdzie W_d - energia drgań rezonansu, W_s - energia tracona w jednym okresie drgania.Można wykazać, że w przypadku cewki indukcyjnej (o indukcyjność L) dobroć

Q = ωL/R,

gdzie ω - częstość wymuszonych zmian prądu, R - oporność czynna cewki.

Dla kondensatora dobroć

Q = 1/RωC,

gdzie C - pojemność kondensatora, R - zastępcza szeregowa oporność kondensatora, ω - jak wyżej.

Dualizm korpuskularno-falowy, dualistyczna natura promieniowania, korpuskularno-falowa natura światła (i innych obiektów mikrofizycznych).

Wszystkie rodzaje obiektów mikroświata (kwanty pola sił, cząstki elementarne itp.) w pewnych warunkach eksperymentalnych (np. zjawisko dyfrakcji) manifestują właściwości pozwalające na opis ich jako fale (tj. np. fale świetlne, de Broglie fale), w innych (np. w zderzeniach sprężystych) daje się je lepiej opisywać jako cząstki (np. fotony, cząstki elementarne). Spór istniał od czasów I. Newtona, który uważał światło za rój cząstek, a polemizował z nim Ch. Huygens, który rozpatrywał światło jako falę.

Dwójłomność, zjawisko anizotropii optycznej kryształów odkryte w 1669 przez Duńczyka E. Bartholina. W kryształach wykazujących zjawisko dwójłomności (np. szpat islandzki, kwarc, cyrkon, lód, beryl itd.) światło załamując się, rozszczepia się na dwa promienie: zwyczajny i nadzwyczajny.

Promień zwyczajny znajduje się w płaszczyźnie padania światła i spełnia zwykłe prawo załamania (dla współczynnika załamania światła n_z), natomiast promień nadzwyczajny odchylony jest na ogół od tej płaszczyzny i opisuje go współczynnik załamania zależny od kąta padania (n').

Istnieje wyróżniony co najmniej jeden kierunek kryształu. Jego oś optyczna. Jeśli światło biegnie równolegle do niej, oba promienie pokrywają się i n_z=n'. Jeśli promień nadzwyczajny jest prostopadły do osi optycznej, jego współczynnik załamania różni się maksymalnie od n_z, osiągając wartość oznaczoną n_n.

Jeśli n_n-n_z<0, to kryształ nazywa się optycznie ujemnym, a przy n_n>n_z - optycznie dodatnim. Kryształy o wyróżnionej jednej osi optycznej nazywa się jednoosiowymi. Są też kryształy dwuosiowe. Promienie zwyczajny i nadzwyczajny są spolaryzowane liniowo w kierunkach prostopadłych do siebie.

Dyspersja fal, zjawisko zależności prędkości fazowej fali od swojej częstotliwości (i długości).

Elektroliza, ogół zjawisk występujących w warunkach przepływu prądu przez celę elektrolityczną (składającą się z naczynia zawierającego roztwór elektrolitu i zanurzone w nim elektrody, podłączone do zewnętrznego obwodu. W obwodzie zewnętrznym znajduje się źródło prądu).

Do zjawisk tych należą:

1) procesy transportu (wędrówka jonów do elektrod),

2) procesy przejścia ładunku (między elektrodami a składnikami roztworu: na elektrodzie ujemnej (katodzie) zachodzi redukcja kationów, na elektrodzie dodatniej (anodzie) - utlenianie anionów),

3) reakcje chemiczne poprzedzające lub następujące po procesach przejścia ładunku.

Napięcie, jakie należy przyłożyć do elektrod, aby wymusić przepływ prądu o natężeniu I (tzw. rzeczywiste napięcie rozkładowe), równe jest SEM utworzonego ogniwa powiększonej o spadek napięcia na oporze elektrolitu IR oraz o nadnapięcie na obu elektrodach.

Zjawiskom (1-3) odpowiadają na elektrodach nadnapięcia: dyfuzyjne, aktywacyjne i chemiczne. Wielkość nadnapięcia zależy od materiału elektrody i stanu jej powierzchni, gęstości prądu, rodzaju substancji wydzielanej na elektrodzie, składu roztworu elektrolitu, temperatury.

Masa substancji wydzielonej w trakcie elektrolizy (m) jest powiązana z ładunkiem elektrycznym (I⋅t) zależnością odkrytą przez M. Faradaya:

m = R_iIt/F,

gdzie R_i - równoważnik chemiczny wydzielonej substancji, I - natężenie prądu, t - czas jego przepływu, F - stała Faradaya równa 96 500 C (I prawo Faradaya).

Masy różnych substancji wydzielone na elektrodzie przez jednakowe ładunki elektryczne pozostają w proporcji do ich równoważników chemicznych (II prawo Faradaya).

Elektromagnetyczne oddziaływanie, jedno z fundamentalnych oddziaływań fizycznych.

Zachodzi pomiędzy ciałami obdarzonymi ładunkiem elektrycznym za pośrednictwem pola elektromagnetycznego ,przy czym przy wzajemnym spoczywaniu ładunków oddziaływanie elektromagnetyczne sprowadza się do oddziaływań czysto elektrycznych (elektrostatyka), podczas gdy z ruchu ładunków wynikają oddziaływania magnetyczne (magnetyzm).

Elementarny ładunek elektryczny, ładunek elektryczny elektronu wynoszący 1,6021917(70)⋅10^-19 C. Pierwszy elementarny ładunek elektryczny wyznaczył R.A. Millikan w 1916. Identyczny co do wielkości bezwzględnej ładunek posiada proton.

Ta bardzo ściśle spełniona równość jest ciągle wyzwaniem dla fizyki teoretycznej. Ładunki wszystkich obserwowanych cząstek wynoszą wielokrotność elementarny ładunek elektryczny. Jedynie kwarki wydają się posiadać ładunki będące 1/3 lub 2/3 elementarnego ładunku elektrycznego.

Energia promieniowania elektromagnetycznego, energia E niesiona przez jeden kwant fali elektromagnetycznej o częstości ν, dana wzorem: E =hν, gdzie h - stała Plancka.

Fale de Broglie, fale materii, jeden z aspektów istnienia materii. Cząstki elementarne i inne obiekty mikroświata w pewnych warunkach wykazują właściwości typowe dla fal (np. ulegają zjawisku dyfrakcji). Każdej cząstce swobodnej o pędzie p można przypisać długość fali

λ = h/p,

gdzie h - stała Plancka.

Gaussa prawo, Gaussa twierdzenie, jedno z podstawowych praw elektrostatyki. Mówi ono, że strumień pola elektrycznego przechodzącego przez zamkniętą powierzchnię jest równy całkowitemu ładunkowi elektrycznemu zamkniętemu w tej powierzchni.

gdzie: ε₀ − współczynnik przenikalności elektrycznej próżni, Φ_E- strumień pola elektrycznego, q - ładunek elektryczny; ponieważ:

to równanie opisujące prawo Gaussa przyjmuje postać:

gdzie: E - wektor natężenia pola elektrycznego, S - powierzchnia.

Prawo Gaussa służy do obliczania natężeń pól elektrostatycznych (Maxwella równania).

Halla zjawisko (efekt), zjawisko powstania różnicy potencjałów U pomiędzy przeciwległymi ściankami półprzewodnika lub metalu w kierunku prostopadłym zarówno do kierunku przepływu prądu I, jak i do kierunku wektora indukcji zewnętrznego pola magnetycznego B.

Wartość napięcia wyrażona jest wzorem: U=A⋅(B⋅I)/d, gdzie: A jest tzw. stałą Halla, charakterystyczną dla danego rodzaju materiału, B jest wartością indukcji magnetycznej, d jest grubością płytki materiału.

Zjawisko Halla jest wynikiem odchylania w polu magnetycznym (Lorentza siła) elektronów tworzących przepływ prądu elektrycznego w metalu lub półprzewodniku. Jego zrozumienie miało duży wpływ na wyjaśnienie istoty zjawiska przepływu prądu elektrycznego. Nazwa efektu pochodzi od nazwiska jego odkrywcy (w 1879), fizyka amerykańskiego E.H. Halla (1855-1938). B - wektor indukcji magnetycznej, N,S - bieguny magnetyczne, R - rezystor w obwodzie prądu zewnętrznego, U - wytworzona różnica potencjałów.

Impedancja, Z, uogólniona oporność obwodu elektrycznego, w ogólności dana funkcją zespoloną. Dla prądu zmiennego o częstości ω, dla przebiegu sinusoidalnego Z(ω)=R(ω)+iX(ω)=Ze^iφ(ω), gdzie: R(ω) − rezystancja, X(ω) − reaktancja, Z − zawada, φ(ω) - kąt fazowy impedancji, ω - częstość kołowa zmian prądu, przy czym pomiędzy tymi wielkościami zachodzą związki:

Impedancja wyraża się w omach (w układzie SI), dla obwodów złożonych stosuje się takie same prawa składania jak dla rezystancji (równoległe i szeregowe łączenie oporów). Impedancja dla kondensatora o pojemności C wynosi 1/(iωC), dla cewki o indukcyjności L wynosi iωL (induktancja), dla opornika (o oporze R) Z=R.

Indukcja, w teorii elektromagnetyzmu (elektromagnetyczne oddziaływanie) termin stosowany w kilku znaczeniach.

1) Zjawisko elektryzowania się ciał w polu elektrycznym (indukcja elektrostatyczna) lub magnetyzowania się ciał w polu magnetycznym (indukcja magnetyczna). Indukcja elektrostatyczna dla przewodników polega na przemieszczeniu się swobodnych ładunków aż do stanu, w którym pole wytworzone przez te ładunki całkowicie skompensuje zewnętrzne pole wewnątrz danego ciała. W rezultacie na powierzchni ciała przewodzącego wytwarza się ładunek indukowany, ale całość pozostaje obojętna elektrycznie. Dla dielektryków indukcja elektrostatyczna polega na częściowym rozsunięciu się ładunków ujemnych i dodatnich w ciele. Rozsunięte ładunki tworzą dipole elektryczne, co makroskopowo obserwuje się jako polaryzację dielektryka. Indukcja magnetyczna (w tym znaczeniu) jest to zjawisko powstania polaryzacji magnetycznej ciała, tj. wypadkowego momentu magnetycznego spowodowanego oddziaływaniem momentów magnetycznych elektronów (orbitalnych i spinowych) z zewnętrznym polem magnetycznym o natężeniu H (diamagnetyzm, paramagnetyzm, ferromagnetyzm). Polaryzację opisuje wektor namagnesowania I, przy czym I=µ₀χ_mH, gdzie: µ₀ - przenikalność magnetyczna próżni, χ_m - podatność magnetyczna danej substancji.

2) Wektor opisujący natężenie pola elektrycznego lub magnetycznego wewnątrz ciała: odpowiednio indukcja elektryczna D (dielektryk) lub indukcja magnetyczna B. W tym sensie indukcja równa jest natężeniu danego pola (elektrycznego E lub magnetycznego H) poza ciałem, pomnożonemu przez współczynnik odpowiedniej przenikalności ośrodka (elektrostatycznej ε lub magnetycznej µ): D=εE, B=µH. Dla ciał anizotropowych skalarne współczynniki przenikalności ε oraz µ zastępuje się odpowiednimi wielkościami tensorowymi (każda reprezentowana przez 9 liczb). Indukcja magnetyczna wyrażana jest w teslach.

3) Zjawisko tworzenia się przepływu prądu (lub zmian w istniejącym przepływie) w pętli z przewodnika umieszczonej w zmiennym polu magnetycznym (indukcja elektromagnetyczna Faradaya). Zmiana strumienia wektora indukcji magnetycznej przechodzącego przez powierzchnię ograniczoną pętlą z przewodnika powoduje powstanie w tym przewodniku siły elektromotorycznej SEM przeciwdziałającej zmianom pola. Zjawisko to opisuje równanie:

gdzie: ϑ - siła elektromotoryczna SEM powstająca w zamkniętym obwodzie przewodnika (powodująca przepływ prądu), dana wzorem:

E - pole elektryczne (całkowanie odbywa się po całej pętli przewodnika L), Φ - strumień wektora indukcji magnetycznej B przenikającego przez powierzchnię S (ograniczoną krzywą L), dany jest wzorem:

gdzie: n - wektor jednostkowy normalny do powierzchni S.

Zmiany strumienia Φ w stacjonarnym polu magnetycznym mogą wynikać z obrotu pętli przewodnika L wokół osi prostopadłej do kierunku pola magnetycznego. Zjawisko to wykorzystuje się w prądnicach, odkryte zostało przez M. Faradaya.

D) Zjawisko powstawania SEM przy ruchu ciała namagnesowanego (indukcja jednobiegunowa), dla obracającego się wydrążonego walca wykonanego z ferromagnetyka, umieszczonego w polu magnetycznym o indukcji B, w przybliżeniu (dla małych prędkości obrotu v), powstająca siła elektromagnetyczna ϑ dana jest wzorem:

gdzie: L oznacza element krzywej, po której przebiega całkowanie.

4) Zjawisko powstawania w przewodniku SEM (oznaczanej ϑ) na skutek zmian skojarzonego z nim strumienia Φ indukcji magnetycznej spowodowanych zmianami prądu w znajdującym się w pobliżu drugim przewodniku (indukcja wzajemna). Opisuje ją wzór:

gdzie: M - współczynnik indukcyjności wzajemnej.

Zjawisko to występuje również, gdy w roli obu obwodów występuje jeden obwód (samoindukcja).

Indukcyjność własna, wielkość charakteryzująca dany układ elektryczny pod względem zjawiska samoindukcji. Rozróżnia się statyczną indukcyjność własną daną wzorem L_s =φ/I oraz dynamiczną indukcyjność własną L_d =∂φ/∂t, gdzie: φ - strumień indukcji pola magnetycznego wytwarzanej przez obwód (tzw. strumień skojarzony), I - natężenie prądu. Indukcyjność własną L można też zdefiniować jako L_m=2W_m/I² lub L_u =ϑ/(∂I/∂t), gdzie W_m - energia pola magnetycznego, ϑ - siła elektromotoryczna SEM powstająca w obwodzie. W przypadku, gdy φ jest proporcjonalne do I, powyższe definicje są równoważne (L_d=L_s=L_m=L_u). Dla cewek z rdzeniem ferromagnetycznym proporcjonalność φ oraz I nie zachodzi (histereza). Wówczas każda z powyższych definicji daje różne wartości. Ogólny wzór całkowy dla indukcyjności własnej ma postać:

gdzie: dv₁ i dv₂ oznaczają elementy objętości rozpatrywanego przewodu, δ₁, δ₂ - gęstości prądu w rozpatrywanych elementach objętości, D - długość przewodnika.

Całkowanie przebiega po całej objętości przewodnika. Precyzyjne obliczanie indukcyjności własnej wymaga uwzględnienia strumienia indukcji magnetycznej w przestrzeni wokół przewodnika dającego przyczynek do L zwany indukcyjnością własną zewnętrzną L_Z oraz strumienia wewnątrz przewodnika dającego przyczynek L_w. Jest to szczególnie istotne dla prądów wysokiej częstości, przy występowaniu zjawiska naskórkowości. Jednostką indukcyjności własnej jest henr.

Indukcyjność wzajemna, wielkość charakteryzująca układ dwóch obwodów elektrycznych posiadających wspólny strumień pola magnetycznego wytworzony przez prądy płynące w obwodach (tzw. strumień skojarzony). Indukcyjność wzajemna (statyczna) M₁₂=φ₁₂/I₁, gdzie: φ₁₂ - strumień pola magnetycznego przenikający obwód 2, a wytwarzany przez prąd o natężeniu I₁ (płynący w obwodzie 1), analogicznie M₂₁=φ₂₁/I₂. Przybliżone wyrażenie dla M, pozwalające obliczyć wartość M dla danej geometrii układu, dane jest wzorem:

gdzie: dl₁, dl₂ - elementy długości obwodów, l₁₂ - odległość pomiędzy danymi elementami, całkowanie odbywa się wzdłuż obwodów.

Siła elektromotoryczna ϑ, powstająca dzięki indukcyjności wzajemnej, wynosi ϑ= -M(dI/dt), co pozwala praktycznie mierzyć indukcyjność wzajemną: M=ϑ(dI/dt)^-1. Indukcyjność wzajemną wyraża się w henrach.

Indukcyjność, współczynnik indukcji, L, wielkość pozwalająca na określenie oddziaływań indukcyjnych obwodów prądu elektrycznego, wyróżnia się indukcyjność własną i wzajemną, jednostką indukcyjności jest Henr.

Induktancja, reaktancja indukcyjna, opór bierny indukcyjny, oznaczana X_L, przy czym X_L = ωL, gdzie L - indukcyjność obwodu (impedancja).

Kirchhoffa prawa, dwa podstawowe prawa dotyczące przepływu prądu stałego w obwodach:

I prawo Kirchhoffa: wektorowa suma wszystkich natężeń prądu dopływających do punktu rozgałęzienia w obwodzie elektrycznym równa jest zeru (inaczej: suma natężeń prądów wpływających do punktu rozgałęzienia równa jest sumie natężeń prądów wypływających).

II prawo Kirchhoffa: suma spadków napięcia w każdym zamkniętym obwodzie elektrycznym równa jest zewnętrznej sile elektromotorycznej SEM działającej na ten obwód.

Prawa Kirchhoffa pozwalają ułożyć i rozwiązać układ równań opisujący przepływ prądu stałego w dowolnie skomplikowanym obwodzie elektrycznym.

Kondensator elektryczny, przyrząd elektryczny zbudowany z dwóch (lub więcej) elementów wykonanych z przewodnika, rozdzielonych dielektrykiem. Elementy przewodzące nazywane są okładkami. Zazwyczaj dąży się do maksymalizacji ich powierzchni.

Kondensator elektryczny charakteryzuje jego pojemność C (wyrażana w faradach). Zależy ona (na ogół dość złożenie) od konfiguracji geometrycznej okładek oraz, wprost proporcjonalnie, od przenikalności dielektrycznej rozdzielającego je izolatora (izolator elektryczny), określa zdolność do akumulacji ładunku elektrycznego Q przy różnicy potencjału U. C=Q/U. Układ kondensatorów połączonych równolegle ma pojemność równą sumie pojemności kondensatorów składowych.

Dwa kondensatory o pojemnościach C₁ i C₂ połączone szergowo mają łączną pojemność równą C₁C₂/(C₁+C₂). Energia zgromadzona w kondensatorze wynosi W=CU²/2. W obwodach prądu zmiennego sinusoidalnego o częstości kołowej równej ω kondensator elektryczny wykazuje reaktancję daną wzorem: X_c=-1/(ωC) (kapacytancja), przy czym natężenie prądu płynącego w obwodzie wyprzedza o π/2 radianów napięcie.

Ze względu na parametry eksploatacyjne kondensatory (oprócz pojemności) są charakteryzowane przez napięcie robocze, napięcie próbne, oporność izolacji, kąt strat dielektrycznych, termiczny współczynnik pojemności i tolerancję (tj. maksymalne dopuszczalne odchylenia tych wielkości od ich wartości znamionowych).

Informacje ogólne

Laser, Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, wzmacniacz kwantowy dla światła, generator impulsowy lub ciągły spójnego i monochromatycznego promieniowania świetlnego (w zakresie od podczerwieni do ultrafioletu, próby w zakresie rentgenowskim).

Laser składa się z substancji czynnej, w której uzyskuje się akcję laserową dzięki umieszczeniu jej w rezonatorze optycznym, warunkiem wstępnym zaistnienia akcji laserowej jest inwersja obsadzeń poziomów energetycznych. Typowo uzyskuje sie ją w układzie trzech (lub czterech) poziomów energetycznych: podstawowego, wzbudzonego i leżącego między nimi poziomu metatrwałego, to jest charakteryzującego się względnie długim czasem życia, atomy przeprowadza się (tzw. pompowanie lasera) do poziomu wzbudzonego na kilka sposobów: oświetlając substancję czynną silnym światłem o dostatecznej energii fotonów za pomocą np. innego lasera lub błysku flesza (tzw. pompowanie optyczne), za pomocą wyładowania elektrycznego (lasery gazowe), wykorzystując energię reakcji chemicznych, za pomocą wiązki elektronowej, zderzeń atomów itd.

Atomy spontanicznie deekscytują i przechodzą do poziomu metatrwałego. Pojedynczy foton wyemitowany z tego poziomu rozpoczyna emisję wymuszoną, dającą światło monochromatyczne (światło), zgodne w fazie (spójne) i spolaryzowane, rozchodzące się w wiązce równoległej. Udział niekorzystnego, zakłócającego światła pochodzącego z emisji spontanicznej minimalizuje się umieszczając substancję czynną w rezonatorze optycznym zbudownym zazwyczaj z dwóch płaskich, równoległych zwierciadeł (jedno półprzepuszczalne - zmodernizowany układ interferometru Fabry-Perot).

Własności lasera określa rodzaj substancji czynnej. Istnieją następujące typy laserów:

Lasery rubinowe

Substancją czynną jest kryształ korundu z domieszką jonów chromu, pompowany optycznie fleszem, pracują impulsowo, emitują światło czerwone o długości fali λ = 694,3 nm, znaczenie głównie historyczne.

Laser helowo-neonowe

Wypełnione mieszaniną helu i neonu pod niskim ciśnieniem, pompowane elektrycznie i poprzez zderzenia atomów, emitują światło czerwone λ = 632,8 nm, ostatnio konstruuje się lasery helowo-neonowe emitujące również światło zielone, wykorzystywane w badaniach naukowych oraz ze względu na prostą budowę w dydaktyce i niektórych zastosowaniach praktycznych.

Laser kryptonowy i ksenonowy

Wypełnione kryptonem lub ksenonem z domieszką fluoru lub chloru, emitują promieniowanie ultrafioletowe, zastosowania badawcze i do pompowania optycznego laserów barwnikowych.

Laser argonowy

Wypełnione argonem, emitują światło o kilku długościach fali: od 457,9 nm do 514,5 nm, zastosowania badawcze i do pompowania laserów barwinowych.

Laser neodymowy

Szkło z domieszką neodymu, emitują impulsowo promieniowanie podczerwone o λ=1,06µm, lub po zastosowaniu elementów optyki nieliniowej światło o fali krótszej o czynnik 2 lub 4, wielka moc impulsów aż do J/impuls, zastosowania głównie badawcze.

Laser molekularny CO2

Wypełnione dwutlenkiem węgla z dodatkiem azotu i helu, emitują impulsowo lub ciągle światło podczerwone, przestrajalna długość emitowanej fali w obszarze ok. λ = 10 µm, charakteryzują się w dużą mocą, zastosowania przemysłowe i badawcze.

Laser barwnikowy

Substancją czynną jest przepływająca, laminarna struga roztworu zawierającego barwnik organiczny, np. rodaminę, pompowane optycznie laserem argonowym, kryptonowym lub neodymowym, charakteryzują się przestrajaną w szerokim zakresie długością emitowanej fali świetlnej, zastosowania badawcze.

Laser półprzewodnikowy

Rodzaj diody luminescencyjnej, bardzo szerokie zastosowania - od badawczych do najszerszych użytkowych: telekomunikacja, odtwarzacze kompaktowe, celowniki, czytniki kodu paskowego itp.

Światło emitowane przez lasery posiada wiele interesujących cech: jest spójne (daje możliwość interferencji), spolaryzowane, skolimowane, może charakteryzować się nie spotykaną(gdzie indziej gęstością energii emitowanej w kąt bryłowy (i na jednostkę długości fali), z możliwością łatwego skupiania tej energii na powierzchni ciała po zastosowaniu układu optycznego (dla ciał przezroczystych nawet pod powierzchnią ciała), ponadto w laserach impulsowych moment emisji jest ściśle określony.

Własności te dają szerokie możliwości zastosowań, np.: w badaniach podstawowych (spektroskopia atomowa i cząsteczkowa), w holografii, do cięcia i obróbki trudnotopliwych i twardych materiałów, do wyważania dynamicznego (w przemyśle lotniczym), w medycynie - jako perfekcyjnie sterylne skalpele umożliwiające przeprowadzanie operacji wnętrza oka, operacji podskórnych, usuwania znamion (w tym zabiegi wykorzystujące selektywną absorpcję promieniowania przez barwniki skóry) itd., w dalmierzach (lasery impulsowe), w celownikach laserowych, w nośnikach informacji (cyfrowy zapis optyczny, telekomunikacja światłowodowa, czytniki kodu itp.).

Kluczowe dla działania laserów zjawisko emisji wymuszonej przewidział A. Einstein (Einsteina współczynniki), w 1954 zbudowano pierwszy wzmacniacz kwantowy dla mikrofal (maser), pierwszy laser (rubinowy) skonstruował w 1960 fizyk amerykański T.H. Maiman, pierwszy laser helowo-neonowy zbudowano również w 1960 (A. Javan, W.R. Bennet i D.R. Herriott), natomiast pierwszy laser półprzewodnikowy powstał w 1964 w zespole kierowanym przez N. Basowa.

Linie widmowe, linie spektralne, linie (prążki) świetlne obserwowane po rozłożeniu wypromieniowanego, przepuszczonego lub rozproszonego przez daną substancję światła (w ogólności promieniowania elektromagnetycznego lub korpuskularnego) na poszczególne jego składniki, różniące się długością fali.

Rozkładu na linie widmowe dokonuje się różnymi metodami w zależności od rodzaju promieniowania (np. światło widzialne można rozszczepić za pomocą szklanego pryzmatu lub siatki dyfrakcyjnej).

Lorentza siła, siła działająca w polu elektromagnetycznym na poruszającą się cząstkę o ładunku e, z prędkością v, opisuje ją wzór: F=eE+(e/c)(v×B), gdzie E - wektor natężenia pola elektrycznego, B - wektor indukcji pola magnetycznego (indukcja), c - prędkość światła, symbol „×” oznacza iloczyn wektorowy (wszystkie wielkości zmierzone w jednym układzie odniesienia).

Zgodnie z powyższym wzorem przy nieobecności pola elektrycznego (E=0) siła działająca na cząstkę w samym polu magnetycznym jest zawsze prostopadła do kierunku ruchu cząstki, co powoduje, że w jednorodnym polu magnetycznym nierównoległym do kierunku ruchu cząstki porusza się ona po torze spiralnym, a jeśli składowa prędkości początkowej cząstki w kierunku równoległym do kierunku pola magnetycznego jest równa zero, wówczas tor cząstki jest kolisty, co wykorzystuje się w cyklotronach.

Magnetyzm, magnetyczne oddziaływania, ogół zjawisk wzajemnego oddziaływania poruszających się ładunków elektrycznych postrzeganych makroskopowo jako wzajemne oddziaływanie na siebie prądów elektrycznych, prądów z magnesami i magnesów. Oddziaływanie zachodzi poprzez pola magnetyczne.

Mikroskopowo zjawiska magnetyczne są konsekwencją relatywistycznych efektów zjawisk elektrycznych. Własności magnetyczne ciał (diamagnetyzm, paramagnetyzm, ferromagnetyzm, ferrimagnetyzm, antyferromagnetyzm) wynikają z wzajemnych oddziaływań orbitalnych i spinowych momentów magnetycznych w atomach substancji Maxwella równania, podstawowe równania klasycznej elektrodynamiki (J.C. Maxwell), opisujące związki pomiędzy natężeniami pola elektrycznego, magnetycznego i ładunkiem elektrycznym. Istnieje kilka równoważnych sformułowań równań Maxwella, najczęściej stosowane są formy różniczkowa lub całkowa równań Maxwella.

W postaci różniczkowej równania Maxwella wyrażają wzory:

rotE=-a(∂B/∂t)

rotH=a(∂D/∂t)+abj

div B=0

div D=bρ

gdzie: E - natężenie pola elektrycznego, H - natężenie pola magnetycznego, B =µH - indukcja pola magnetycznego, µ - przenikalnośc magnetyczna ośrodka, j - gęstość prądu elektrycznego, D =εE - indukcja pola elektrycznego, ε - przenikalność dielektryczna ośrodka (dielektryczna stała), ρ gęstość objętościowa ładunku elektrycznego, rot - operator rotacji, div - operator dywergencji, a i b - stałe uzgadniające jednostki, zależne od wyboru układu jednostek (np. w MKS i SI a=1= b, w układzie Gaussa a=1/c, b=4π, gdzie c - prędkość światła w próżni).

W postaci całkowej równania Maxwella wyrażone są wzorami (w układzie jednostek SI):

gdzie: C - zamknięta krzywa ograniczająca powierzchnię S, prostopadłą do elementu przewodnika, V - dowolna powierzchnia zamknięta, n - wersor normalny do powierzchni, ds - element łuku krzywej C, dσ - element powierzchni, Q - całkowity ładunek elektryczny zawarty w przestrzeni ograniczonej powierzchnią V, I - natężenie prądu płynącego w przewodniku. Pozostałe oznaczenia jak we wzorach różniczkowych równań Maxwella.

Z pierwszego równania wynika prawo indukcji Faradaya (Faradaya zjawisko), drugie mówi o tym, że źródłami pola magnetycznego są zmienne pola elektryczne lub płynące prądy, trzecie równanie mówi o braku ładunków magnetycznych. Z czwartego równania wynika, że strumień pola elektrycznego przenikającego pewną powierzchnię jest proporcjonalny do ładunku elektrycznego zawartego w przestrzeni ograniczonej tą powierzchnią, z czego można wywnioskować prawo Coulomba.

Z równań Maxwella, uzupełnionych warunkami brzegowymi dla pól i prawami opisującymi zmianę pól na granicach nieciągłości ośrodków oraz równaniem na siłę Lorentza, można wyprowadzić wszystkie prawa elektrodynamiki klasycznej, ponadto z równań Maxwella dla pustej przestrzeni (j=0, ρ=0) Maxwell wywnioskował istnienie fal elektromagnetycznych (odkrytych później przez H. Hertza).

Z równań Maxwella wyprowadzono również formułę transformacji Lorentza.

Opis: Michelsona interferometr: A) źródło światła, B) zwierciadło, C) półprzepuszczalne zwierciadło pokryte warstwą srebra, D) zwierciadło, E) wykrywacz (teleskop). Autor: Dawid Tracz.

Moc, wielkość fizyczna charakteryzująca czasowy przebieg pracy W:

P=dW/dt

gdzie: P - moc. W układzie SI jednostką mocy jest dżul na s lub wat. Pozaukładową, lecz często stosowaną jednostką mocy w mechanice jest koń mechaniczny.

W elektrotechnice wyróżnia się moc średnią w czasie (inaczej: moc czynną), równą:

Dla prądów zmiennych sinusoidalnie moc jest wielkością zespoloną, ponadto wprowadza się trzy rodzaje mocy: moc pozorną S (wyrażaną w woltamperach), moc czynną P (wyrażaną w watach) i moc bierną Q (wyrażaną w warach), przy czym S=P+iQ.

Definiuje się też współczynnik mocy równy stosunkowi mocy średniej prądu elektrycznego do iloczynu wartości skutecznych napięcia i natężenia prądu. Dla prądu sinusoidalnego współczynnik mocy równy jest cosinusowi kąta przesunięcia fazy pomiędzy napięciem a natężeniem (cosinus ϕ).

Napięcie elektryczne, różnica potencjału elektrostatycznego pomiędzy dwoma punktami obwodu elektrycznego lub pola elektrycznego. Napięcie elektryczne równe jest liczbowo pracy potrzebnej do przemieszczenia jednostkowego ładunku elektrycznego pomiędzy tymi punktami.

Dla źródła prądu stałego napięcie elektryczne U równe jest sile elektromotorycznej (SEM) pomniejszonej o wewnętrzny spadek napięcia równy I⋅R (gdzie: I - natężenie prądu płynącego w źródle, R - oporność wewnętrzna źródła). Dla odbiornika energii (np. silnika elektrycznego) U=SEM+I⋅R.

Jednostką napięcia elektrycznego jest wolt, a do jego pomiaru stosuje się woltomierze.

Natężenie pola elektrycznego, E, wielkość wektorowa charakteryzująca pole elektryczne, jest to siła z jaką w danym miejscu pole działa na jednostkowy, punktowy ładunek elektryczny.

Dla pola elektrostatycznego E=-grad φ, gdzie: φ - potencjał pola elektrycznego. Ogólny związek podają równania Maxwella. W układzie SI natężenie pola elektrycznego wyraża się w V/m lub N/C.

Natężenie prądu elektrycznego, I, wielkość skalarna (skalar) charakteryzująca przepływ prądu elektrycznego. Określa sumę ładunku elektrycznego Q przepływającego przez przewodnik w jednostce czasu. I=Q/t lub, dla prądów zmiennych w czasie, natężenie chwilowe wyraża się wzorem: I=dQ/dt, przy czym definiuje się też natężenie prądu skuteczne, równe takiemu natężeniu prądu stałego, przy którym w trakcie przepływu prądu w przewodniku wydzieli się taka sama ilość ciepła, jak dla danego prądu zmiennego. Natężenie prądu elektrycznego wyraża się w amperach (A).

Nikol, Nicola pryzmat, prosty przyrząd optyczny, pryzmat polaryzujący światło, wykonany z odpowiednio doszlifowanego, rozciętego na dwa fragmenty, kryształu szpatu islandzkiego, sklejonego następnie balsamem kanadyjskim.

Załamane w pierwszym krysztale światło dzieli się na dwa promienie: zwyczajny i nadzwyczajny (dwójłomność). Promień nadzwyczajny przenika do drugiego kryształu, a promień zwyczajny ulega całkowitemu wewnętrznemu odbiciu. Nazwa pryzmatu upamiętnia nazwisko wynalazcy, Williama Nicola (1768-1851), który w 1828 skonstruował przyrząd.

Opis: Polaryzacja światła w pryzmacie Nikola. Autor: Mietelski Jerzy Wojciech.

Obwód drgający, obwód elektryczny zawierający pojemność elektryczną C i indukcyjność własną L.

W obwodzie takim występują drgania o częstości kołowej:

Na skutek rozpraszania energii przez skończoną oporność obwodu drgania w rzeczywistych obwodach są drganiami gasnącymi, stopień wygasania charakteryzuje dobroć obwodu:

lub jej odwrotność, tzw. tłumienie d=1/Q.

Odbicia fali prawo, prawo optyki geometrycznej (optyka) opisujące stosunki geometryczne przy odbiciu fali.

Kąt odbicia fali (tj. kąt zawarty pomiędzy kierunkiem rozprzestrzeniania się odbitej fali a normalną do odbijającej powierzchni) równy jest kątowi jej padania (zawartego pomiędzy kierunkiem padania a normalną do powierzchni), oba kąty leżą w jednej płaszczyźnie prostopadłej do odbijającej powierzchni.

Szczególnym przypadkiem odbicia fali jest odbicie światła. Prawo odbicia fali można wywieść z zasady Huygensa-Fresnela

Odbicie całkowite wewnętrzne, odbicie światła zachodzące na granicy dwóch ośrodków przezroczystych charakteryzujących się współczynnikami załamania n₁ i n₂, n₁>n₂. Zjawisko obserwuje się w ośrodku o większym współczynniku załamania.

Polega ono na odbiciu światła zachodzącym bez strat energii, nie towarzyszy mu załamanie światła. Obserwuje się go, gdy kąt padania (tj. kąt zawarty pomiędzy normalną do powierzchni a kierunkiem promienia światła) jest większy od tzw. kąta granicznego całkowitego odbicia wewnętrznego. Wartość tego kąta wyraża się wzorem:

γ=arcsin(n₂/n₁).

Zjawisko całkowitego wewnętrznego odbicia jest podstawą działania światłowodu, wykorzystywane jest w wielu przyrządach optycznych, m.in. w niektórych konstrukcjach refraktometrów, pryzmatach całkowitego odbicia itp.

Odbicie światła, zjawisko zmiany kierunku rozprzestrzeniania się promieni świetlnych zachodzące na granicy dwóch ośrodków, przy czym gdy co najmniej jeden z nich jest przezroczysty.

Przy odbiciu zachodzącym na powierzchni, której nierówności są małe w odniesieniu do długości padającej fali świetlnej, spełnione jest tzw. prawo odbicia (W. Snellius, 1618): promień odbity pozostaje w tym samym ośrodku, w jakim znajdował się promień padający, oba promienie (padający i odbity) należą do jednej płaszczyzny prostopadłej do powierzchni odbijającej, kąty zawarte w tej płaszczyźnie pomiędzy normalną do powierzchni a kierunkami obu promieni są sobie równe.

Gdy oba ośrodki są przezroczyste, odbiciu towarzyszy zazwyczaj załamanie światła (z wyjątkiem przypadków odbicia całkowitego wewnętrznego). Promień odbity od powierzchni dielektrycznej jest częściowo lub całkowicie spolaryzowany (kąt Brewstera). W czasie odbicia może ulec zmianie (na przeciwną) faza oraz zmniejszyć się amplituda fali.

Przy odbiciu od poruszającej się powierzchni zmianie ulega częstotliwość fali (Dopplera zjawisko). Specyficznymi przypadkami odbicia, dla których nie jest spełnione prawo odbicia, są odbicia światła od powierzchni charakteryzującej się nierównościami o rozmiarach porównywalnych z długością padającej fali.

Wówczas, gdy nierówności te są uporządkowane, odbicie przypomina rozproszenie światła na siatce dyfrakcyjnej, natomiast przy losowym zorientowaniu nierówności obserwuje sie tzw. odbicie dyfuzyjne (tj. doskonałe rozproszenie światła).

Ogniwo elektrochemiczne, ogniwo galwaniczne, system służący do zamiany energii procesów elektrochemicznych na energię elektryczną.

Ogniwo elektrochemiczne składa się z dwóch układów redoks wraz z zanurzonymi w nich elektrodami (są to tzw. półogniwa) oraz drutu łączącego elektrody. Układy te mogą znajdować się w tym samym roztworze (wówczas zanurzone są w nim dwie różne elektrody) lub w różnych roztworach, przedzielonych przegrodą albo połączonych kluczem elektrolitycznym.

Do najbardziej popularnych w laboratorium ogniw elektrochemicznych należą: ogniwo elektrochemiczne Daniella (-)ZnZnSO₄şCuSO₄Cu(+) (kreska pionowa  oznacza granicę faz, znak ş jest symbolem klucza elektrolitycznego) i ogniwo elektrochemiczne Westona (tzw. ogniwo normalne) (-)Cd(Hg)CdSO₄,H₂OHg₂SO₄,Hg(+), które stanowi wzorzec SEM.

Rozróżnia się ogniwa elektrochemiczne:

1) tworzenia (chemiczne) - w ogniwie zachodzi reakcja tworzenia związku chemicznego (np. w ogniwie elektrochemicznym (+)Pt, H₂HClCl₂, Pt(-) powstaje HCl),

2) stężeniowe - zbudowane z dwóch jednakowych półogniw różniących się tylko stężeniami reagentów,

3) amalgamatowe - tworzywem elektrod są dwa różne amalgamaty.

Ogniwa elektrochemiczne wykorzystywane praktycznie jako źródła energii elektrycznej to: akumulatory różnych rodzajów, Leclanchego suche ogniwo elektrochemiczne (-)ZnZn²⁺, NH₄Cl, H₂OMnO₂, C(+) oraz ogniwo elektrochemiczne paliwowe, np. (-)Ni, H₂NaOHO₂, NiO, Ni(+), w których na elektrodzie ujemnej zachodzi elektrochemiczne utlenianie paliwa, na elektrodzie dodatniej - redukcja utleniacza, co sumarycznie jest równoważne reakcji spalania konwencjonalnego paliwa (np. wodoru w tlenie).

Sprawność przekształcania energii w takich ogniwach elektrochemicznych jest bliska 100%, dlatego znajdują one zastosowanie w napędzie pojazdów kosmicznych oraz dla celów militarnych. Powstawanie lokalnych ogniw elektrochemicznych jest przyczyną korozji o charakterze elektrochemicznym (półogniwo, SEM).

Ohma prawo, prawo fizyki głoszące, że stały prąd I płynący w przewodniku jest wprost proporcjonalny do przyłożonego napięcia U (napięcie elektryczne). U=RI, gdzie współczynnik proporcjonalności R jest oporem elektrycznym (oporność elektryczna).

Uogólnione prawo Ohma dla prądów zmiennych ma postać:

ZI=ε

gdzie Z - zespolona oporność (impedancja), ε - siła elektromotoryczna. Prawo odkrył G.S. Ohm.

Oporność elektryczna, oporność omowa, oporność czynna, oporność rzeczywista, wielkość charakteryzująca reakcję ośrodka na przepływ prądu elektrycznego. Wynika z rozpraszania elektronów przewodnictwa na deformacjach i defektach sieci krystalicznej.

Oporność elektryczna R jest wielkością skalarną, związaną (w przypadku prądu stałego) z natężeniem prądu elektrycznego I oraz napięciem U (napięcie elektryczne) prawem Ohma: R=U/I. Dla przewodnika o stałym polu przekroju S i długości d oporność elektryczna wyraża się wzorem:

R=ρd/S=d/(Sσ)

gdzie ρ - oporność elektryczna właściwa, σ=1/ρ - przewodność elektryczna.

Przepływowi prądu w przewodniku towarzyszy wydzielanie ciepła (Joule'a-Lenza prawo, opornik). Oporność elektryczna układu przewodników zależy od sposobu ich połączenia (oporów łączenie).

Jednostką oporności elektrycznej jest Ω (om). Pomiaru oporności elektrycznej dokonuje się za pomocą omomierza. Uogólnieniem pojęcia oporności elektrycznej jest impedancja.

Podatność magnetyczna, κ, wielkość opisująca zdolność danej substancji do zmian namagnesowania pod wpływem zewnętrznego pola magnetycznego.

Podatność magnetyczna κ dla jednostki objętości ciała izotropowego wyraża się wzorem κ = I/H, gdzie: I - namagnesowanie, H - natężenie pola magnetycznego w próbce. Podatność magnetyczna związana jest z przenikalnością magnetyczną µ równością µ = 1+κ.

Podatność magnetyczna dla diamagnetyków jest mała (<< 1) i ujemna, dla paramagnetyków jest mała i dodatnia, dla ferromagnetyków jest dodatnia i duża (rzędu setek lub tys.) i stanowi funkcję natężenia pola magnetycznego H.

Dla wielu ciał anizotropowych (kryształów) podatność magnetyczna zależy od kierunku (jest wówczas wielkością tensorową).

Pojemność elektryczna, C, współczynnik proporcjonalności pomiędzy ładunkiem elektrycznym Q a zmianą potencjału elektrostatycznego U wywołaną pojawieniem się tego ładunku. C = Q/U.

Jednostką pojemności elektrycznej w układzie SI (i MKSA) jest farad, natomiast w CGS jest nią cm. Element elektrotechniczny służący wprowadzaniu danej pojemności elektrycznej do obwodu elektrycznego nosi nazwę kondensatora elektrycznego.

Polaryzacja fali, uporządkowanie kierunków drgań poprzecznych - dla fali mechanicznej jest to kierunek przesunięć, dla fali elektromagnetycznej - kierunek wzajemnie prostopadłych pól: elektrycznego i magnetycznego (polaryzacja światła).

Uporządkowanie może być częściowe (polaryzacja częściowa) lub całkowite (polaryzacja całkowita). Gdy uporządkowanie polega na istnieniu drgań w jednej tylko płaszczyźnie, nosi nazwę polaryzacji liniowej fali. Gdy dopuszczalne są drgania w dwóch prostopadłych płaszczyznach, powstaje polaryzacja eliptyczna (przy równych amplitudach drgań w obu kierunkach staje się ona polaryzacją kołową).

Polaryzacja fali, uporządkowanie kierunków drgań poprzecznych - dla fali mechanicznej jest to kierunek przesunięć, dla fali elektromagnetycznej - kierunek wzajemnie prostopadłych pól: elektrycznego i magnetycznego (polaryzacja światła).

Uporządkowanie może być częściowe (polaryzacja częściowa) lub całkowite (polaryzacja całkowita). Gdy uporządkowanie polega na istnieniu drgań w jednej tylko płaszczyźnie, nosi nazwę polaryzacji liniowej fali. Gdy dopuszczalne są drgania w dwóch prostopadłych płaszczyznach, powstaje polaryzacja eliptyczna (przy równych amplitudach drgań w obu kierunkach staje się ona polaryzacją kołową).

Polaryzator, przyrząd optyczny służący do otrzymywania światła spolaryzowanego.

W konstrukcji polaryzatorów zazwyczaj wykorzystuje się zjawisko dwójłomności, dzieje się tak w przypadku pryzmatów polaryzujących (np. nikol) i filtrów polaryzacyjno-interferencyjnych (filtr optyczny). Innym zjawiskiem wykorzystywanym w polaryzatorach do otrzymywania spolaryzowanego światła jest odbicie pod kątem Brewstera (wykorzystywane również do polaryzacji promieniowania podczerwonego).

Drugi polaryzator umieszczony w układzie optycznym nosi nazwę analizatora.

Pole elektromagnetyczne, stan przestrzeni, w której na każdy ładunek elektryczny lub dipol magnetyczny działa określona siła.

W każdym punkcie pola elektromagnetycznego możliwe jest określenie wektorów natężenia pola elektrycznego E i magnetycznego H oraz indukcji pola elektrycznego D i magnetycznego B (równania Maxwella, elektrodynamika klasyczna, elektrodynamika kwantowa).

Pole elektryczne, jedna z postaci pola elektromagnetycznego; oddziaływanie między naładowanymi elektrycznie cząstkami lub ciałami, poruszającymi się w dowolny sposób względem inercjalnego układu odniesienia. Wywiera ono na ładunek elektryczny (naładowaną cząstkę lub ciało) siłę, która nie zależy od prędkości ruchu ładunku.

Pole elektryczne opisuje wektor natężenia pola elektrycznego E. Jest on równy stosunkowi siły F, jaką pole elektryczne wywiera na próbny ładunek punktowy, do wartości q tego ładunku:

E=F/q

Potencjał, w fizyce funkcja skalarna lub wektorowa, związana z funkcją opisującą pewne pole fizyczne za pomocą operatorów różniczkowych (gradient, rotacja).

W mechanice definiuje się skalarny potencjał siły V (wyrażamy w jednostkach energii), który związany jest z danym polem sił związkiem: F=-gradV, np. potencjał sił sprężystości:

V=-¹/₂k²x²

gdzie: k - stała sprężystości, x - odkształcenie, lub potencjał grawitacyjny:

V=G(mM/r)

gdzie: m i M - masy przyciągających się ciał, G - stała grawitacji, r - wzajemna odległość środków ciała.

W elektrodynamice określa się skalarny potencjał elektrostatyczny ϕ i wektorowy potencjał pola elektromagnetycznego A (tworzą czterowektor). Są one związane z wektorami natężenia pola elektrycznego E i magnetycznego H równościami:

gdy A nie jest funkcją czasu druga z równości opisuje pole elektrostatyczne.

Ogólne pojęcie potencjału wykorzystywane jest w termodynamice (potencjał termodynamiczny), duże znaczenie ma również w fizyce kwantowej (równanie Schrödingera). Minima funkcji potencjału sił wyznaczają położenia równowagi trwałej, maksima odpowiadają położeniom równowagi chwiejnej.

Powierzchnie o jednakowych wartościach potencjału skalarnego noszą nazwę powierzchni ekwipotencjalnych. Potencjał może określać dostępną dla cząstki o danej energii przestrzeń (bariera potencjału).

Prąd elektryczny, uporządkowany ruch ładunków elektrycznych (przewodnictwo elektryczne). Wielkością charakteryzującą prąd elektryczny jest jego natężenie . Umownie za kierunek płynięcia prądu elektrycznego przyjmuje się kierunek ruchu ładunków dodatnich.

Podstawowym kryterium rozróżnienia prądu elektrycznego jest ich charakterystyka czasowa: wyróżnia się prądy: stałe (dla których I = const.) oraz periodycznie zmienne (dla których I = I_osinωt). Układ przewodników, w którym płynie prąd elektryczny, nazywa się obwodem elektrycznym

Prądy wirowe, prądy Foucaulta, prądy elektryczne tworzące się indukcyjnie w przewodniku (np. w rdzeniu elektromagnesu) pod wpływem zmian zewnętrznego pola magnetycznego.

Prądy wirowe tworzą wiry obejmujące linie sił pola magnetycznego, zgodnie z równaniem (równania Maxwella):

gdzie: j - gęstość prądu wirowego, B - indukcja pola magnetycznego, σ - przewodność elektryczna.

Prądom wirowym towarzyszy wydzielanie znacznych ilości ciepła na skutek prawa Joule'a-Lenza: zjawisko to jest podstawą działania pieców indukcyjnych, przeciwdziała mu się natomiast w konstrukcjach elektromagnesów, wykonując ich rdzenie z wzajemnie izolowanych cienkich płytek.

Prądom wirowym towarzyszy powstawanie skojarzonych z nimi strumieni magnetycznych, co prowadzi w przypadku wzajemnego ruchu ciał do ich oddziaływania. Zjawisko to wykorzystuje się w konstrukcji domowych liczników energii elektrycznej, w szybkościomierzach samochodowych, w silnikach elektrycznych prądu zmiennego z wirującym polem i jednolitym rotorem, w hamulcach indukcyjnych.

Prędkość fazowa, prędkość przemieszczania się fazy nieskończonej, sinusoidalnej fali monochromatycznej. Prędkość fazowa równa jest v = dx/dt = λ/T, gdzie: λ - długość fali, T - jej okres.

Prędkość światła, c, fundamentalna stała fizyki. Jest to prędkość rozchodzenia się fal elektromagnetycznych w próżni. W układzie jednostek SI prędkość światła powiązana jest z dwiema innymi stałymi przyrody: dielektryczną stałą dla próżni ε_o oraz przenikalnością magnetyczną dla próżni µ_o zależnością:

C jest niezmiennikiem transformacji Lorentza (jest jednakowa w każdym układzie odniesienia). Wynosi c = 299792458±1,2 m/s. C to największa prędkość przekazu informacji lub energii. W ośrodku materialnym prędkość światła zależy od długości fali (zjawisko dyspersji), wówczas prędkość fazowa światła równa jest c/n, gdzie: n - współczynnik załamania światła (dla danej długości fali).

Pierwszy prędkość światła zmierzył O. Rømer (1673) wykorzystując obserwacje momentów zaćmień przez Jowisza jego księżyców. Momenty zaćmień rejestrowane na Ziemi różnią się od równomiernie następujących maksymalnie o ok. 1000 s, co wynika ze zmian w odległości Ziemi od Jowisza i skończonej wartości c. Römer uzyskał wynik c = 215 000 km/s.

Pomiar prędkości światła metodą badania aberracji (astronomicznej) światła przeprowadził w 1735 J. Bradley, uzyskał on wynik c = 303 000 km/s. W 1849 A.H.L. Fizeau przeprowadził pierwszy laboratoryjny pomiar prędkości światła.

W eksperymencie tym wiązka światła pada na szybko rotującą tarczę z równomiernie rozłożonymi na obwodzie n szczelinami i n przesłonami, a następnie światło przepuszczone przez szczelinę, odbija się od lustra znajdującego się w odległości l i pada ponownie na tarczę. Przy pewnej częstości obrotów f światło odbite powraca przez sąsiedni otwór, wtedy c = 4lfn.

Fizeau uzyskał wartość c = 299 860 ± 80 km/s (n = 720, f = 12,6 obr/s, l = 8633 m). Obecne pomiary przeprowadza się zazwyczaj korzystając z udoskonalonej metody Fizeau.

Promieniowanie elektromagnetyczne, zaburzenia pola elektromagnetycznego (fale elektromagnetyczne) rozchodzące się w próżni z prędkością światła, polegające na poprzecznym (wzajemnie do siebie i do kierunku rozchodzenia się fali) drganiu wektorów natężeń pól magnetycznego i elektrycznego.

Zgodnie z zasadą dualizmu korpuskularno-falowego fale te można traktować jak strumienie fotonów. Promieniowanie elektromagnetyczne może mieć charakter promieniowania cieplnego lub inny: np. promieniowanie hamowania, synchrotronowe promieniowanie.

Pryzmat, element układu optycznego w postaci bryły o płaskich, na ogół nachylonych do siebie ścianach. Podstawowy typ pryzmatu to szklana bryła o prostokątnej podstawie i trójkątnym przekroju (pryzmat trójgraniasty). Promień światła wnikając do pryzmatu ulega załamaniu na obu skośnych powierzchniach pryzmatu.

Jeśli kąt pomiędzy płaszczyznami załamującymi pryzmatu oznaczyć γ (tzw. kąt łamiący pryzmatu), to sumaryczny kąt odchylenia promienia świetlnego δ związany jest z kątem łamiącym zależnością (w przybliżeniu, dla małych kątów padania):

δ = (n-1)γ,

gdzie: n - współczynnik załamania światła.

Zależność δ od n, przy jednoczesnej zależności n od długości fali światła (dyspersja), powoduje, że pryzmat rozszczepia światło białe, czyli pozwala uzyskać widmo światła. Stosowany do tego celu pryzmat nosi nazwę pryzmatu spektralnego. Pryzmaty takie stosuje się też do zmiany kierunku biegu promieni świetlnych (pryzmaty odbijające, odchylające lub odwracające).

Szczegółowe rozwiązania geometryczne takich pryzmatów to:

• pryzmat prostokątny (γ = 90°, światło pada i wydostaje się prostopadle do ścianek, wykorzystuje się tu odbicie całkowite wewnętrzne),

• pryzmat achromatyczny (sklejony z dwóch pryzmatów wykonanych z różnych gatunków szkła o tak dobranych n i γ, by kąty odchylenia dla światła czerwonego i niebieskiego były sobie równe),

• pryzmat rombowy (w przekroju romb, złożenie dwóch pryzmatów prostokątnych),

• pryzmat pentagonalny (o przekroju pięciokątnym, dwa całkowite wewnętrzne odbicia),

• pryzmat à vision directe (pryzmat o przekroju trapezowym, sklejony z 3 lub 5 pryzmatów trójgraniastych wykonanych z różnych gatunków szkła, dobranych tak, by promień o wybranej barwie przechodził bez odchylenia.

Modyfikacje: pryzmat Amiciego i pryzmat Dollonda), pryzmat Porro (dwa pryzmaty prostokątne, których krawędzie łamiące są wzajemnie prostopadłe, wykorzystywany jako układ odwracający.), itd.

Pryzmaty wykonane z kryształów dwójłomnych (dwójłomność) służą do uzyskiwania światła spolaryzowanego. Pryzmaty te, z których najbardziej popularnym jest nikol (inne to np.: pryzmat Dovego, pryzmat Glana, pryzmat Glana-Thompsona, pryzmat Glazerbrooka, pryzmat Foucaulta, pryzmat Franka-Rittera, pryzmat Osipowa-Kinga, pryzmat Wollastona, pryzmat półcieniowy Cornu, pryzmat Ahrensa, pryzmat Hartnacka-Prażmowskiego, pryzmat Rochona, pryzmat Sénarmonta itd.), wykonane są z dwóch lub więcej sklejonych ze sobą lub tylko złożonych pryzmatów trójgraniastych o różnych, ustalonych kątach łamiących.

Przenikalność magnetyczna, µ, wielkość fizyczna - w ośrodkach izotropowych skalarna, w anizotropowych tensorowa - charakteryzująca zdolność ośrodka materialnego do zmiany wektora indukcji magnetycznej B pod wpływem zewnętrznego pola magnetycznego H. B = µ H, przy czym µ = µ₀µ_r, gdzie: µ₀ - przenikalność magnetyczna próżni równa w układzie jednostek SI 4π⋅10^-7H/m, w elektromagnetycznym zaś układzie jednostek 1, µ_r - przenikalność magnetyczna danego ośrodka (wielkość niemianowana).

Przenikalność magnetyczna związana jest z podatnością magnetyczną κ zależnością: µ_r = 1+κ. Przenikalność magnetyczna zależy na ogół od częstotliwości zmian pola magnetycznego. Wartość przenikalności magnetycznej w stałym polu nosi nazwę przenikalności magnetycznej statycznej, w zmiennym polu nazywa się przenikalnością magnetyczną dynamiczną.

Reaktancja, część urojona X impedancji. Jej niezerowa wartość powoduje przesunięcie fazowe (różnicę faz) pomiędzy natężeniem a napięciem prądu elektrycznego w obwodzie. Reaktancję wyraża się w omach.

Siatka dyfrakcyjna, układ przeszkód dla fal rozmieszczonych w przestrzeni (siatka dyfrakcyjna przestrzenna) lub na powierzchni (siatka dyfrakcyjna powierzchniowa), periodycznie (siatka dyfrakcyjna regularna) albo przypadkowo (siatka dyfrakcyjna nieregularna). Na przeszkodach zachodzi zjawisko dyfrakcji (stąd nazwa siatki), a powstające w jej wyniku ugięte fale są spójne i interferują ze sobą (interferencja fal).

Dla światła najczęściej stosuje się siatkę dyfrakcyjną powierzchniową regularną, wykonaną przez nacinanie diamentowym rylcem powierzchni szklanej (siatka dyfrakcyjna transmisyjna) lub metalicznej (siatka dyfrakcyjna odbiciowa). Siatki dyfrakcyjne charakteryzuje się podając liczbę rys przypadających na 1 mm siatki lub odległość pomiędzy nimi (tzw. stała siatka dyfrakcyjna).

Zjawisko dyfrakcji szczególnie efektywnie zachodzi w przypadku przeszkód, których rozmiary są porównywalne z długością padającej fali, dlatego dla ultrafioletu (ultrafioletowe promieniowanie) stosuje się siatki dyfrakcyjne o gęstości 1200 rys/mm, dla światła widzialnego - 600 rys/mm, a dla podczerwieni - 1-300 rys/mm. Dla promieniowania rentgenowskiego siatką dyfrakcyjną przestrzenną jest kryształ (Braggów-Wulfa warunek). Stała siatki dyfrakcyjnej określa jej dyspersję kątową dϕ/dλ - tj. wielkość charakteryzującą zmianę kąta ugięcia ϕ promienia świetlnego na siatce wraz ze zmianą długości fali światła λ - która wyrażona jest równaniem:

gdzie m (tzw. rząd widma) jest liczbą naturalną określającą różnicę faz interferujących ze sobą promieni, podaną w okresach drgań tej fali. Siatkę dyfrakcyjną wynalazł J. von Fraunhofer. Wykorzystuje się ją w spektrometrach optycznych.

Siatka dyfrakcyjna, układ przeszkód dla fal rozmieszczonych w przestrzeni (siatka dyfrakcyjna przestrzenna) lub na powierzchni (siatka dyfrakcyjna powierzchniowa), periodycznie (siatka dyfrakcyjna regularna) albo przypadkowo (siatka dyfrakcyjna nieregularna). Na przeszkodach zachodzi zjawisko dyfrakcji (stąd nazwa siatki), a powstające w jej wyniku ugięte fale są spójne i interferują ze sobą (interferencja fal).

Dla światła najczęściej stosuje się siatkę dyfrakcyjną powierzchniową regularną, wykonaną przez nacinanie diamentowym rylcem powierzchni szklanej (siatka dyfrakcyjna transmisyjna) lub metalicznej (siatka dyfrakcyjna odbiciowa). Siatki dyfrakcyjne charakteryzuje się podając liczbę rys przypadających na 1 mm siatki lub odległość pomiędzy nimi (tzw. stała siatka dyfrakcyjna).

Zjawisko dyfrakcji szczególnie efektywnie zachodzi w przypadku przeszkód, których rozmiary są porównywalne z długością padającej fali, dlatego dla ultrafioletu (ultrafioletowe promieniowanie) stosuje się siatki dyfrakcyjne o gęstości 1200 rys/mm, dla światła widzialnego - 600 rys/mm, a dla podczerwieni - 1-300 rys/mm. Dla promieniowania rentgenowskiego siatką dyfrakcyjną przestrzenną jest kryształ (Braggów-Wulfa warunek). Stała siatki dyfrakcyjnej określa jej dyspersję kątową dϕ/dλ - tj. wielkość charakteryzującą zmianę kąta ugięcia ϕ promienia świetlnego na siatce wraz ze zmianą długości fali światła λ - która wyrażona jest równaniem:

gdzie m (tzw. rząd widma) jest liczbą naturalną określającą różnicę faz interferujących ze sobą promieni, podaną w okresach drgań tej fali. Siatkę dyfrakcyjną wynalazł J. von Fraunhofer. Wykorzystuje się ją w spektrometrach optycznych.

Silnik elektryczny, maszyna służąca do przetwarzania energii elektrycznej na pracę mechaniczną. Głównymi częściami silnika elektrycznego są: stojan z jedną lub kilkoma parami elektromagnesów oraz wirnika z uzwojeniem twornikowym.

Ze względu na rodzaj prądu sieci, z której silniki elektryczne pobierają energię elektryczną, rozróżnia się: silniki prądu stałego oraz silniki prądu przemiennego (synchroniczne i asynchroniczne). Silniki elektryczne prądu stałego stosowane są głównie w trakcji elektrycznej.

Ze względu na rodzaj prądu zasilającego, silniki elektryczne prądu przemiennego dzieli się na: jednofazowe i trójfazowe.

Biorąc pod uwagę zasadę działania rozróżnia się silniki elektryczne prądu przemiennego: indukcyjne (najczęściej spotykane), synchroniczne i komutatorowe (coraz rzadziej używane).

W zależności od budowy wirnika wyodrębnia się silniki indukcyjne klatkowe i pierścieniowe.

Silniki elektryczne synchroniczne służą do napędu szybkoobrotowych maszyn o stałej prędkości obrotowej.

Osobną grupę silników elektrycznych stanowią silniki uniwersalne, które mogą być zasilane zarówno prądem stałym, jak i przemiennym (prąd elektryczny), stosowane głównie do napędu sprzętu gospodarstwa domowego.

Skuteczne natężenie lub napięcie prądu elektrycznego, wartość natężenia lub napięcia prądu elektrycznego, równa pierwiastkowi ze średniej z kwadratu danej wielkości (tj. natężenia lub napięcia). W ogólnym przypadku dowolnie zmiennego (ale periodycznego) prądu elektrycznego, odpowiednio wartości skuteczne natężenia I_s i napięcia U_s określają wzory:

,

gdzie T - okres prądu zmiennego. Dla prądu sinusoidalnego wzory te prowadzą do prostych wyrażeń:
, gdzie I_max i U_max - największe wartości natężenia i napięcia prądu.

Światło, promieniowanie elektromagnetyczne (fale elektromagnetyczne) o długości fali zawartej w przedziale 380-780 nm (tzw. światło widzialne). Mianem świetlnych określa się również promieniowanie podczerwone i promieniowanie ultrafioletowe.

Światło widzialne wywołuje wrażenia barwne (barwa), a światło białe jest mieszaniną świateł o różnej długości fal.

Światło w próżni rozchodzi się z jednakową prędkością w każdym układzie odniesienia (prędkość światła). Zjawiska związane z rozchodzeniem się światła bada optyka.

Barwa	Długość fali [NM]
czerwona	630-780
pomarańczowa	590-630
żółta	560-590
zielona	490-560
niebieska	440-490
fioletowa	380-440

Widmo optyczne, rozkład natężenia promieniowania elektromagnetycznego, mieszczącego się w zakresie światła widzialnego (światło), względem jego długości fali lub częstotliwości.

Załamania światła prawo, prawo Snella, prawo Snelliusa, prawo optyki geometrycznej opisujące zjawisko załamania światła (w ogólności - załamania fali). Wyraża się wzorem:

n = sin α / sin β = v/u,

gdzie: n - współczynnik względny załamania, α - kąt padania fali (tj. kąt zawarty pomiędzy normalną do powierzchni rozdziału ośrodków a kierunkiem rozchodzenia się fali padającej), β - kąt załamania fali (tj. kąt zawarty pomiędzy normalną do powierzchni rozdziału ośrodków a kierunkiem rozchodzenia się fali załamanej), v i u - prędkości fazowe fali odpowiednio w I i II ośrodku.

Prawo sformułował W. Snell van Royen, przypuszcza się, że było znane wcześniej Ptolemeuszowi.

Załamania współczynnik, n, wielkość charakteryzująca zjawisko załamania fali. Odnosi się zazwyczaj do fali elektromagnetycznej, w szczególności do światła, ale definiuje się go również dla innych fal (np. akustycznych).

Wyróżnia się współczynnik załamania bezwzględny, równy stosunkowi prędkości światła w próżni do prędkości fazowej fali w danym ośrodku, oraz względny - pewnego ośrodka II względem ośrodka I - równy ilorazowi współczynników załamania bezwględnych ośrodków II i I.

Współczynnik załamania zależy od długości fali (dyspersja, rozszczepienie światła, pryzmat, aberracja chromatyczna).

Dla ciał stałych współczynnik załamania (bezwzględny) zawarty jest (dla światła żółtego linii sodu) w przedziale 1,3-4,0 (np. dla szkła kwarcowego wynosi 1,46, dla ołowianego 1,75, dla soli kuchennej 1,54, dla diamentu 2,41). Dla kryształów anizotropowych zależy od kierunku padania fali (dwójłomność).

Dla cieczy przyjmuje wartości 1,2-1,9 (dla wody 1,33, dla alkoholu etylowego 1,36). Dla gazów zależy od ciśnienia i temperatury - w warunkach normalnych równy jest praktycznie 1 (jego granice to 1,000035 dla helu i 1,000702 dla ksenonu).

---