fysik

Mekanik er den del af fysikken, der handler om legemers bevægelse, energi og kræfter mellem dem. Newtons love er centrale i mekanikken. De beskriver blandt andet sammenhængen mellem kraft, masse og acceleration.

Newtons gravitationslov beskriver kraften mellem objekter, der har masse, og gør det således muligt at beskrive og beregne fx satellitters og himmellegemers bevægelse.

• Læs mere om mekanik.

Termodynamik er læren om varme og dens omsætning i gasser, væsker og faste stoffer, som fx hvordan sammenhængen mellem volumen, tryk og temperatur er i en gas i en lukket beholder.

Termodynamikken indfører også begrebet entropi, der altid vil vokse i et lukket system, således at at al energi i sidste ende bliver til varme.

• Las mere om termodynamik.

Elektromagnetismen er den gren af fysikken, der omhandler elektriske felter og magnetfelter og især sammenhængen mellem dem.

I løbet af 1800-tallet blev det klart, at elektriske og magnetiske felter hænger nøje sammen. Dette er sammenfattet i Maxwell-ligningerne fra 1873, der blandt andet også forklarer lysets natur.

• Læs mere om elektromagnetisme.

Relativitetsteorien er en teori for, hvordan rum og tid indgår i formuleringen af fysikkens love. Den blev udviklet af Albert Einstein for at forklare forhold, der gælder for meget høje hastigheder – hastigheder på mange tusinde kilometer pr. sekund – hvor Newtons love ikke længere gælder.

Relativitetsteorien udgør sammen med kvantemekanikken et af fundamenterne for den moderne fysik. Den består af to dele: den specielle relativitetsteori fra 1905 og den almene relativitetsteori fra 1915.

• Læs mere om relativitetsteori.

Kvantemekanikken opstod i starten af 1900-tallet, hvor blandt andre Niels Bohr indså, at fx en elektron i et atom ikke kan ændre energi kontinuert, men må springe fra et energiniveau til et andet. Man siger, at energien er kvantiseret. Dette gør det muligt at forklare et atoms stabilitet og atomare spektrallinjer.

Den grundlæggende ligning i kvantemekanik er schrödingerligningen, hvis løsning er en bølgefunktion, der kan benyttes til at forudsige sandsynligheden for forskellige udfald af en måling på et system. Et andet vigtigt resultat af kvantemekanikken er Heisenbergs ubestemthedsrelation.

• Læs mere om kvantemekanik.

Statistisk fysik handler om objekter, der er sammensat af et meget stort antal elementer, som atomer eller molekyler.

Her er det ikke muligt at kende tilstanden af hvert element, så man har i stedet fundet love som fx Maxwell-fordelingen, der giver den statistiske fordeling af hastigheder af de atomer eller molekyler, der er i en gas.

• Læs mere om statistisk fysik.

Atomfysik er læren om frie atomers fysik; den omfatter især egenskaberne hos elektronsystemet, som omgiver atomkernen. Atomfysisk forskning kan opdeles i tre hovedretninger, idet ny viden søges opnået om:

• strukturen af frie atomer, når disse befinder sig i stationære tilstande;
• vekselvirkningen mellem frie atomer og elektromagnetiske felter, der kan bevirke overgange mellem atomets stationære tilstande.
• vekselvirkningen mellem frie atomer og andre partikler, ofte benævnt atomare kollisioner.

• Læs mere om atomfysik.

Kernefysik er læren om atomkernernes fysiske egenskaber og struktur samt om de metoder, der benyttes for at studere kernerne. Atomkerner er opbygget af protoner og neutroner, og de holdes sammen af den stærke kernekraft, der er tiltrækkende og modvirker den elektriske frastødning mellem de positivt ladede protoner.

Kernefysik omfatter også kernereaktioner som fission og fusion.

• Læs mere om kernefysik.

Elementarpartikelfysik er læren om de partikler, der observeres i universet, af hvilke kun nogle få er stabile. Det gælder fx elektronen og protonen – men ikke neutronen, som kun er stabil, når den er bundet i en atomkerne, men som fri partikel har en middellevetid på ca 15 minutter, hvor den henfalder til en proton og en elektron.

Den bedste model, man kender for mængden af elementarpartikler, er standardmodellen, der har forudsagt flere partikler, som man senere har observeret, fx på CERN's acceleratorer i Genève, Schweiz.

Elementarpartikelfysik kaldes også højenergifysik eller blot partikelfysik.

• Læs mere om elementarpartikelfysik.

Faststoffysik er studiet af egenskaber for faste stoffer, herunder elektrisk ledningsevne, varmeledningsevne, krystalstruktur og massefylde. Faststoffysik var afgørende for opdagelsen af transistoren i 1947 og er stadig central i meget ny teknologi som computere og telefoner.

Et speciale inden for faststoffysikken er overfladefysik, der beskæftiger sig med stoffers overflader, nærmere bestemt overfladers egenskaber og atomare struktur.

• Læs mere om faststoffysik.