物理の諸現象

物理の各種テーマで、解った気にならない分野も多いと思います。このサイトは、そのようなテーマに対して、理解できたという人々に、その内容を出来る限りや さしく披露していただく場としたいと思います。その際、見通しのよい方法を熟慮して、公開するように、努力します。
このサイトを見ていただいた方々が、その分野をより深く理解してくださり、新たな見方を獲得してくだされば、本望です。物理の世界の新たな素晴らしさを感じて頂けるものと思います。さらに、自分の問題に、このサイトの情報を発展的に活かしていただければ、光栄です。

この考えを具体化するため、まず編集委員4名で始めたいと思います。編集委員の氏名・略歴 と、業績リスト を次のページに載せます。この趣旨に賛同され、協力者になってくださる方、ご意見やご要望のある方は、zazensou@gmail.com にメールしてください。このサイトは出来る限り気軽なものにしたいと思いますので、気軽にご意見を寄せてください。

この趣旨に相応しいテーマを募集し、それに答えられる人を探し、その分野の解説を、必要なら動画を交えて、順次載せていきます。各テーマの解説内容は、編集委員と執筆者で議論を行いますが、内容の最終責任と著作権は、著者に属します。「投稿規程」をサブページに載せますので、多くの方々の執筆をお願いいたします。

編集委員の合意で、掲載を許可したものを、このページにリンクします。1サイト100MBという制限がありますので、全てをこのサイトに載せることは不可能です。そのため、各テーマを下に挙げ、リンク集として、サイトを構築します。すなわち、このトップページにリンクされたページは、編集委員会が、議論して、許可したものです。以下の番号は、掲載の順につけています。一方、表示は、番号の大きなものから、すなわち、新しいもの順に表示します。

9.優しい物理学 2017年(北野保行)
皆さん ようこそ優しい物理学へ! 
きらわれ者の物理学の世界を、よくのぞ
きに来てくれました。
皆さんは誰でも、心のどこかに物理学
への興味を、ひそかに持ち合わせていま
す。子供の頃、てこの原理を知った時、
豆電球を光らせた時、その感動は忘れら
れないでしょう。あの生き生きとした眼
を、私はよく知っています。
いつの間に物理はきらわれ者になった
のでしょう。それは長い間私の疑問でし
た。答えは簡単でした。
ふさわしい教科
書がないからです。そこで、きらわれ者
にならない教科書をつくる決心をしまし
た。出来上がったのがこの本です。
以下のリンク先からダウンロードしてください。
https://sites.google.com/site/physicscomkitanohome/

8.金のナノ粒子の物性  (堀秀信)
Ferromagnetic Spin Polarization in Nano-sized Au Particle (Hidenobu Hori)
ナノ物質の物性的特徴は、表面と内部の原子が物理的に結合した形として物質全体のエネルギー状態に影響していると考えられる。本講では、その意外性を示す物性の例として、バルクでは反磁性でありながら、ナノサイズではスピン偏極する強磁性という Auナノ粒子と、 他の貴金属ナノ粒子の実験を比較して議論する。表面、非線形性が絡み合って現れるナノ物性の講義をPowerPoint のスライドにまとめて、掲載する。
サイト「https://sites.google.com/site/physicscomhori1/」をクリックしてください。

7.自然の結晶でおきる光の負屈折現象 (黒田規敬,佐々木祥介)
 光の反射屈折は、電磁気学が確立した19世紀末の問題だと考えておられる方が、多いと思います。
しかし、誘電率や透磁率が負の値をとるときや、異方性結晶の表面で、反射屈折が起きる場合が、最近研究され、新しい発展が生まれました。
誘電率と透磁率がともに負の値をとる場合の考察は、ベセラゴが、1968年に、理論的に明らかにしました。しかし、2001年に、実 験で特殊な複合体を使って、マイクロ波で行われるまで、注目されることが、ありませんでした。また、異方性結晶で起きるカウンターポジションと呼ばれる現 象は、エリツィアンが1978年に指摘し、2004年にラクタキアとマッコールがカウンターポジションという名前をつけたものです。そのほか、多くの多彩 な反射・屈折現象がわかってきています。

サイト「
自然の結晶でおきる光の負屈折現象  をクリックして読んでください。

6.物理学を専門としない人々のための 物理学教材 (北野保行)
https://sites.google.com/site/physicscomkitanohome/
(6-1) 大学1年生向けの講義 「原子と原子核、および 原子力エネルギー」
https://sites.google.com/site/physicscomkitano2/ (2012年
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目次
   0.序  1.原子の構造  2.原子核の構造  3.安定原子核を持つ安定同位体  4.不安定原子核を持つ放射性同位体  5.不安定原子核の崩壊   6.放射線と放射能  7.原子核崩壊の半減期 放射能の単位ベクレル[Bq]  8.質量欠損  9.質量とエネルギー  10.原子核反応 核分裂、核崩壊、核融合  11.不安定原子核の製造  12.連鎖反応 臨界 濃縮ウラン 原子爆弾 劣化ウラン 原子力発電  13.核分裂によって放出されるエネルギーの大きさ  14.太陽エネルギーの源 核融合反応 水素爆弾  15.天然に存在する放射能  16.放射線と放射線量の単位 グレイ[Gy = J・kg-1]  17.人に与える影響 放射線量等量 シーベルト [SV = J・kg-1]


(6-2)  「ニュートン力学の第一歩 優しい物理学」 
https://sites.google.com/site/physicscomkitano1/ (2014年版)
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目次 はじめに
 第1章 万有引力の法則とSI単位系
1.黄道12星座  2.北極星  3.再び黄道12星座  4.万有引力の法則  5.重さ(重力)と質量  6.質量の単位と力の単位  7.力[N]から派生する物理量 I 「圧力」  8.
力[N]から派生する物理量 II 「エネルギー」  9.気体の状態方程式と気体定数 R  10.重力加速度 g = 9.8 m/s2 の計算準備  11.重力加速度 g = 9.8 m/s2 の計算  12.長さの単位 メートル の起源  13.時間の単位 秒 s の起源  14.質量の測り方  15.単位についてのまとめ  
 第2章 ニュートンの運動の法則
16.物体の動き方と力の関係 I -止まっている物体に力を加えると動き始める-  17.
物体の動き方と力の関係 II -移動方向と平行・反平行に力が加わる場合-  18.物体の動き方と力の関係 III
- 移動方向に直角方向の力が加わる場合-  19.物体の動き方と質量の関係  20.ニュートンの運動の(第2)法則  21.ベクトル  22.位置、 速さ・速度  23.加速度  24.運動の法則と微分積分  25.ニュートンの3大偉業  26.自然の記述  27.力の単位  28.慣性力 I -加速度運動する乗り物の中で、止まっている物体が受ける力-  29.慣性力 II コリオリの力 -回転体の中で、移動する物体が受ける力-  30.ガリレオの慣性の法則   31.ニュートンの運動の「第3法則」 -作用反作用の法則-  32. 日本の若者の理科離れをなくすために
北野先生のサイトへ行くには、
https://sites.google.com/site/physicscomkitanohome/ をクリックしてください。

5.レーザーの原理 (佐々木祥介)
現在の技術、通信、記憶装置、測定、など広範な分野で、レーザーは利用されています。光の圧力を使って、微粒子をつまみあげ移動さ せる光ピンセットやレーザーでの冷却など、思いもしなかった新しい分野が開けつつあります。レーザーの発明・発見は、苦難に満ちた努力の集積でした。この 歴史を簡単に紹介します。そのうえで、レーザー発振が起きる原理をできるだけ易しく説明します。
「レーザーの原理」をクリックしてください。

4.古典液体論 (佐々木祥介)
   水が沸騰する現象はありふれている。しかし、液体とは何か? と問いなおしてみると、分からないことも多い。1873年ファンデルワールスが、実験式と しての状態方程式を発見するまで、深い分析が行えなかった(理想気体の状態方程式には、液体状態は存在しない)。臨界温度以上では、液体気体の区別がなく なることや臨界値との比で状態を表すと、物質によらず、同じ関数形をしていることを説明する。概略は、パワーポイントファイルで、数分で見れる。「古典液 体論1」のファイルをダウンロードして、臨界状態の分析を読んでほしい。さらに、ファンデルワールスの状態方程式は、実験式で、理論からは出てこないと思 われていた。1964年、NG Van Kampen が、その状態方程式を理論的に明らかにした。
サイト  「古典液体論」 をクリックして、「古典液体論入門」、「古典液体論1」、「古典液体論2」をダウンロードしてみてください。

3.一般相対論と特殊相対論 (佐々木祥介
   GPS衛星は、携帯電話などで、地球上での自分の位置確定するのに、日常的に利用されている。それは我々の生活に不可欠になりつつある、この技術は、ア インシュタインの相対論なしに存在できない。衛星上の原子時計の進み方と、地上の原子時計の進み方は、アインシュタインの相対性理論により、異なる。この 補正をしないと、GPS計測は、使い物にならない。相対論での補正値をGPS衛星の周期が12時間であるという情報のみを使って、分かりやすく計算する。 これを3つのワードのファイルに分けて説明した。
このサイト  「一般相対論と特殊相対論」 をクリックして、ファイルをダウンロードしてみてください。

2.分数量子ホール効果 (佐々木祥介
    電子の伝導面が非常に薄く、2次元運動をする電子系に、垂直に強磁場をかけたときの現象を考える。量子ホール効果が発生する。電流に垂直な方向の電圧を電 流値で割ったものが、ホール抵抗である。この値が整数量子ホール抵抗になる現象を利用して、電気抵抗の世界標準を作っている。さらに、ホール抵抗が特定な 分数値になる現象が発生する。その理由や、その状態でのスピン編極の磁場変化に現れる特異な現象を説明する。
このサイト  「分数量子ホール効果」 をクリックして、動画をダウンロードしてみてください。

1.超流動ヘリウムの世界 (佐々木祥介
   液体ヘリウムは、非常に不思議な世界である。ラムダ転移温度以下では、超流動成分が現れ、摩擦なく流れる。微粉末で仕切り、温度差を作ると、超流動成分 が移動し、噴水のように吹き上げる現象や、熱しても沸騰なしに、表面からのみの蒸発しか起きないなどの、実験動画を載せる。また、転移点付近で、比熱が log発散する理由などを解説する。
このサイト  「超流動ヘリウムの世界」  をクリックして、動画や著書をダウンロードしてみてください。


その他のテーマを募集します。次のアドレスまで、メールしてください。zazensou@gmail.com