主題:物理學/優良條目存檔

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2006年11月7日 量子力學是物理學中的一個理論，它描寫微觀物質如原子和亞原子粒子的性質。它與相對論理論是現代物理學的兩大基本支柱，許多物理學理論和科學如原子物理學、固體物理學、核物理學和粒子物理學以及其它相關的學科基於量子力學。作為物理理論量子力學的奠基人是沃納·海森堡和薛定諤，馬克斯·玻恩、沃爾夫岡·泡利、尼爾斯·玻爾、保羅·狄拉克和約翰·馮·諾伊曼對其理論成形也提供了重要的貢獻。量子力學的主要概念是在1920年代形成的，當時經典力學和電磁學在描述微觀系統時的錯誤以及此前的微觀理論的不足越來越明顯了。	2006年12月5日 理想氣體狀態方程（也稱理想氣體定律、克拉佩龍方程）是描述理想氣體在處於平衡態時，壓力、體積、物質的量、溫度間關係的狀態方程。它建立在波義耳定律、查理定律、蓋-呂薩克定律等經驗定律上。其方程式為${pV}={nRT}$。這個方程式有4個變量：p是指理想氣體的壓力，V為理想氣體的體積，n表示氣體物質的量，而T則表示理想氣體的溫度；還有一個常量：R為理想氣體常數。可以看出，此方程的變量很多。因此此方程以其變量多、適用範圍廣而著稱。
2006年12月30日 金屬-氧化層-半導體-場效電晶體，簡稱金氧半場效電晶體(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, MOSFET）是一種可以廣泛使用在類比電路與數位電路的場效電晶體。MOSFET依照其「通道」的極性不同，可分為n-type與p-type的MOSFET，通常又稱為NMOSFET與PMOSFET，其他簡稱尚包括NMOS FET、PMOS FET、nMOSFET、pMOSFET等。從目前的角度來看MOSFET的命名，事實上會讓人得到錯誤的印象。因為MOSFET裡代表「metal」的第一個字母M在當下大部分同類的元件裡是不存在的。早期MOSFET的閘極使用金屬作為其材料，但隨著半導體技術的進步，現代的MOSFET閘極早已用多晶矽取代了金屬。	2007年6月18日 核動力是利用可控核反應來獲取能量，從而得到動力，熱量和電能。因為核輻射問題和現在人類還只能控制核裂變，所以核能暫時未能得到大規模的利用。利用核反應來獲取能量的原理是：當裂變材料(例如鈾-235)在受人為控制的條件下發生核裂變時，核能就會以熱的形式被釋放出來，這些熱量會被用來驅動蒸汽機。蒸汽機可以直接提供動力，也可以連接發電機來產生電能。世界各國軍隊中的大部分潛艇及航空母艦都以核能為動力，同時，核能每年提供人類獲得的所有能量中的7%，或人類獲得的所有電能中的15.7%。
2007年10月29日 濕度一般在氣象學中指的是空氣濕度，它是空氣中水蒸氣的含量。空氣中液態或固態的水不算在濕度中。不含水蒸氣的空氣被稱為乾空氣。由於大氣中的水蒸氣可以占空氣體積的0%到4%，一般在列出空氣中各種氣體的成分的時候是指這些成分在乾空氣中所佔的成分。空氣的溫度越高，它容納水蒸氣的能力就越高。雖然水蒸氣可以與空氣中的部分成分（比如懸浮的灰塵中的鹽）進行化學反應，或者被多孔的粒子吸收，但這些過程或反應所占的比例非常小，相反的大多數水蒸氣可以溶解在空氣中。乾空氣一般可以看作一種理想氣體，但隨着其中水汽成分的增高它的理想性越來越低。這時只有使用范德華方程才能描寫它的性能。	2007年10月31日 艾薩克·牛頓爵士（Sir Isaac Newton，1643年1月4日-1727年3月31日）是一位英格蘭物理學家、數學家、天文學家、自然哲學家和鍊金術士。他在1687年發表的論文《自然哲學的數學原理》裡，對萬有引力和三大運動定律進行了描述。這些描述奠定了此後三個世紀裡物理世界的科學觀點，並成為了現代工程學的基礎。他通過論證開普勒行星運動定律與他的引力理論間的一致性，展示了地面物體與天體的運動都遵循着相同的自然定律；從而消除了對太陽中心說的最後一絲疑慮，並推動了科學革命。在2005年，皇家學會進行了一場「誰是科學史上最有影響力的人」的民意調查中，牛頓被認為比阿爾伯特·愛因斯坦更具影響力。
2008年2月28日 路易斯·斯洛廷（1910年12月1日-1946年5月30日）是一名參與曼哈頓計劃的加拿大物理學家及化學家。他生於加拿大緬尼托巴省溫尼伯市北區，在馬尼托巴大學取得理學學士及理學碩士學位之後，就轉到倫敦國王學院學習，並於1936年在該校取得物理化學博士學位。之後，他以研究員的身份加入芝加哥大學，並協助設計一套回旋加速器。於1942年，他獲邀參加曼哈頓計劃，斯洛廷負責使用了鈾及鈈核心來進行測定它們臨界質量數值的實驗。在第二次世界大戰後，斯洛廷繼續在洛斯阿拉莫斯國家實驗室從事研究工作。於1946年5月21日，斯洛廷意外地啟動了一次裂變反應，當中釋放出一股硬性輻射。斯洛廷被緊急送院，並於九天後的5月30日逝世。	2008年5月17日 拉普拉斯-龍格-冷次向量，在經典力學裏，主要是用來描述當一個物體環繞著另外一個物體運動時，軌道的形狀與取向。典型的一個例子是行星的環繞著太陽公轉。在一個物理系統裏，假若兩個物體以萬有引力互相作用，則LRL向量必定是一個運動常數；不管在軌道的任何那一點計算，值都是一樣的；也就是說，LRL向量是一個保守值。更廣義地，在克卜勒問題裏，兩個物體以連心力互相作用，連心力的量值遵守反平方定律，則 LRL 向量是一個保守值。拉普拉斯-龍格-冷次向量是因拉普拉斯，龍格，與冷次而命名。有趣的是，該向量並不是這三位先生發現的，這向量曾經被重複地發現過好幾次。它全等於天體力學中無因次的離心率向量。
2008年6月30日 雙縫實驗：在雙縫實驗裏，照射單色光在一座有兩條狹縫的不透明擋牆。在擋牆的後面，設立了一個照相底片或某種偵測屏障，用來紀錄通過狹縫的光波的數據。從這些數據，可以了解光波的物理特性。以波動觀來解釋光波的干涉，光波的波前同時地從兩個狹縫凸漲出來，以同心圓圖樣擴散出去。當波前傳播至偵測屏障的某一點時，兩個光波的疊加，決定了光波會在那一點被觀測到的強度。在偵測屏障上觀察到的明亮的條紋，是由光波的建設性干涉造成的，當一個波峰遇到另外一個波峰，建設性干涉會產生。黑暗的條紋是由光波的摧毀性干涉造成的，當一個波峰遇到另外一個波谷，摧毀性干涉會產生。	2008年7月5日 史提芬·霍金（1942年1月8日- ），英國著名物理學家，在公眾評價中，被譽為是繼愛因斯坦之後最傑出的理論物理學家之一。他提出宇宙大爆炸自奇點開始，時間由此刻開始，黑洞最終會蒸發，在統一20世紀物理學的兩大基礎理論——愛因斯坦的相對論和普朗克的量子論方面走出了重要一步。患有肌肉萎縮症的他，近乎全身癱瘓，不能發音，但1988年仍出版《時間簡史》，該書被譯成40餘種文字，至今已出售逾1000萬冊，成為全球最暢銷的科普著作之一；2001年10月又一部作品《果殼中的宇宙》出版發行，該書是《時間簡史》的姐妹篇，以相對簡化的手法及大量圖解，訴說宇宙起源。
2008年7月22日 廣義相對論中的開普勒問題，是指在廣義相對論的框架下求解存在引力相互作用的兩體動力學問題。在典型情況下，其中一個物體的質量m和另一個物體的質量M相比可忽略，這種近似對應着實際情形中地球繞太陽公轉，以及一個光子在一顆恆星的引力場中的運動等問題。在這些情形下，可以認為大質量M的位置在空間中是固定的，並且只有大質量的引力場對周圍時空曲率變化有貢獻。這時的時空曲率可由愛因斯坦場方程的史瓦西解來描述；而小質量m的運動可由史瓦西解的測地線方程來描述。從測地線方程可以推出廣義相對論的關鍵性實驗證據，例如著名的水星近日點的進動，以及光線在太陽引力場中的偏折。	2008年12月29日 引力探測器B是美國國家航空航天局在2004年4月20日發射的一顆科學探測衛星。這個任務的計劃是測量地球周圍的時空曲率，以及相關的能量-動量張量（描述物質的分布及運動的張量），從而對愛因斯坦的廣義相對論的正確性和精確性進行檢驗。衛星的飛行持續到2005年，其後任務進入到了數據分析階段（2008年5月），並有可能一直持續分析到2010年。引力探測器B的研發歷史可追溯到二十世紀六十年代，至2004年正式升空長達四十多年，其耗資達七億五千萬美元。這是美國國家航空航天局歷史上研發時間最長的計劃，之所以如此拖延的原因不僅僅在於技術上的難題，其中也牽扯進了很多關於科學上與政治上的爭論。
2009年1月21日 海森堡不確定性原理：在一個量子力學系統中，一個粒子的位置和它的動量不可被同時確定。位置的不確定性和動量的不確定性是不可避免的，類似的不確定性也存在於能量和時間，角動量和角度等許多物理量之間。不確定性也是一種波的特性。在經典物理中波也有不確定性。比如波的頻率和波到達的時間之間就有不確定性。要測量頻率，就要等幾個波峰的到達，但這樣一來波到達的時間就沒法被精確地測量了。1927 年，德國物理學家海森堡首先提出了量子力學中的不確定性。海森堡主要的目標是在建立一種事實：不確定性是宇宙的一種特性；我們絕對無法測量一個粒子的位置和動量比量子力學所允許的更精確。	2009年2月13日 法拉第電磁感應定律是電磁學中的一條基本定律，跟變壓器、電感元件及多種發電機的運作有密切關係。定律指出任何閉合電路中感應電動勢的大小，等於穿過這一電路磁通量的變化率。此定律於1831年由邁克爾·法拉第發現，同時的約瑟·亨利也在獨立研究中發現了這一定律。傳統上有兩種改變通過電路的磁通量的方式。至於感應電動勢時，改變的是自身的電場，例如改變生成場的電流。而至於運動電動勢時，改變的是磁場中的整個或部份電路的運動，例如像在同極發電機中那樣。法拉第定律最初是一條基於觀察的實驗定律。後來被正式化，其偏導數的限制版本，跟其他的電磁學定律一塊被列麥克斯韋方程組的現代亥維賽版本。
2009年8月27日 能量均分定理在經典統計力學中是一種聯繫系統溫度及其平均能量的基本公式。能量均分的初始概念是熱平衡時能量被等量分到各種形式的運動中；例如，一個分子在平移運動時的平均動能應等於其做旋轉運動時的平均動能。能量均分定理能夠作出定量預測。類似於均功定理，對於一個給定溫度的系統，利用均分定理，可以計算出系統的總平均動能及勢能，從而得出系統的熱容。儘管均分定理在一定條件下能夠對物理現象提供非常準確的預測，但是當量子效應變得顯著時，基於這一定理的預測就變得不準確。均分定理在預測電磁波的失敗導致愛因斯坦提出了光本身被量子化而成為光子，而這一革命性的理論對刺激量子力學及量子場論的發展起到了重要作用。	2009年9月24日 電磁波是由同相振盪且互相垂直的電場與磁場在空間中以波的形式移動，其傳播方向垂直於電場與磁場構成的平面，有效的傳遞能量和動量。電磁波首先由詹姆斯·馬克士威於1865年預測出來，而後於1887年至1888年間在實驗中證實存在。電磁輻射可以按照頻率分類，從低頻率到高頻率，包括有無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外光、X-射線和伽馬射線等等。人眼可接收到的電磁輻射，波長大約在400至780奈米之間，稱為可見光。只要是本身溫度大於絕對零度的物體，都可以發射電磁輻射。雖然大部分頻域的電磁波不能被人看見，但就像人們生活在空氣中，卻看不見空氣一樣，人們也看不見可見光以外的電磁波。電磁波不需要依靠介質傳播，各種電磁波在真空中速率固定，速度為光速。
2010年10月2日 在經典力學裏，牛頓旋轉軌道定理（Newton's theorem of revolving orbits）辨明哪種連心力能夠改變移動粒子的角速度，同時不影響其徑向運動（圖1和圖2）。艾薩克·牛頓應用這理論於分析軌道的整體旋轉運動（稱為拱點進動，圖3）。月球和其他行星的軌道都會展現出這種很容易觀測到的旋轉運動。連心力的方向永遠指向一個固定點；稱此點為「力中心點」。「徑向運動」表示朝向或背向力中心點的運動，「角運動」表示垂直於徑向方向的運動。牛頓於1687年發表《自然哲學的數學原理》，第一冊命題43至45裏，推導出這定理。在命題43裏，他表明只有連心力才能達成此目標，這是因為感受連心力作用的粒子，其運動遵守角動量守恆定律。在命題44裏，他推導出這連心力的特徵方程式，證明這連心力是立方反比作用力，與粒子位置離力中心點的徑向距離$r\,\!$的三次方成反比。在命題45裏，牛頓假定粒子移動於近圓形軌道，將這定理延伸至任意連心力狀況，並提出牛頓拱點進動定理。天文物理學家蘇布拉馬尼揚·錢德拉塞卡在他的1995年關於《自然哲學的數學原理》的評論中指出，雖然已經過了三個世紀，但這理論仍然鮮為人知，有待發展。自1997年以來，唐納德·淩澄-貝爾（Donald Lynden-Bell）與合作者曾經研究過這理論。2000年，費紹·瑪侯嵋（Fazal Mahomed）與F·娃達（F. Vawda）共同貢獻出這理論的延伸的精確解。	2011年2月21日 鈦是一種化學元素，化學符號Ti，原子序數22，是一種銀白色的過渡金屬，其特徵為重量輕、強度高、具金屬光澤，亦有良好的抗腐蝕能力。由於其穩定的化學性質，良好的耐高溫、耐低溫、抗強酸、抗強鹼，以及高強度、低密度，被美譽為「太空金屬」。鈦於1791年由格雷戈爾於英國康沃爾郡發現，並由克拉普羅特用希臘神話的泰坦為其命名。鈦被認為是一種稀有金屬，這是由於在自然界中其存在分散並難於提取。但其相對豐度在所有元素中居第十位。鈦的礦石主要有鈦鐵礦及金紅石，廣佈於地殼及岩石圈之中。從主要礦石中萃取出鈦需要用到克羅爾法或亨特法。鈦最常見的化合物，二氧化鈦可用於製造白色顏料。
2010年6月28日 小兒經是運用阿拉伯字母書寫漢語的一種非正規的書寫文字。主要是被中國境內信奉伊斯蘭教的回族、東鄉族與撒拉族，為了教導啟蒙兒童學習《古蘭經》而所運用的。小兒經是用來拼寫漢語的拼音文字中歷史比較悠久的一套。小兒經文字與其他阿拉伯字母文字系統一樣，從右向左讀寫。與維吾爾語文字的寫作方式相同的是在運用阿拉伯字母時，要求標出所有的元音。小兒經在為漢字標音時採取《古蘭經》中贅餘地標示短元音的方式來為漢字標出準確的讀音，而不是像維吾爾語僅用長元音來代替短元音。小兒經文字卻並不標出聲調。這並沒有導致日常使用中出現較大的混淆。	2011年6月30日 馬克士威方程組是英國物理學家詹姆斯·馬克士威在19世紀建立的一組描述電場、磁場與電荷密度、電流密度之間關係的偏微分方程。它由四個方程式組成：描述電荷如何產生電場的高斯定律、論述磁單極子不存在的高斯磁定律、描述電流和時變電場怎樣產生磁場的馬克士威-安培定律、描述時變磁場如何產生電場的法拉第電磁感應定律。從馬克士威方程組，可以推論出光波是電磁波。馬克士威方程組和勞侖茲力方程式是經典電磁學的基礎方程式。從這些基礎方程式的相關理論，發展出現代的電力科技與電子科技。現在所使用的數學形式是奧利弗·黑維塞和約西亞·吉布斯於1884年以向量分析的形式重新表達的。
2010年7月25日 台北市為中華民國的直轄市，也是中華民國中央政府所在地，具有首都地位。其位於台灣本島北部的台北盆地，四周均與台北縣接壤；是台灣人口最多的城市，也是大台北都會區的核心區域，亦是台灣政治、文化、商業、娛樂與傳播等的中心。台北市是台灣近代歷史的發展舞台，集許多台灣文化與人文地景之大成。除了舉辦第21屆夏季聽障奧林匹克運動會外，2010年的國際花卉博覽會與2011年的世界設計大會也即將在台北市揭幕。臺北市是臺灣對世界的經貿窗口，在臺灣經濟體系中扮演金融、媒體、電信營運中心的關鍵性的角色。產業方面，隨著經濟快速發展、隨著高所得而來的高消費能力及產業結構變遷，統稱為服務業的第三級產業佔臺北市整體產業比重近達九成。	2011年8月17日 電子的相對論質量與速度的函數關係。低速時，$m_{rel}$與$m_{0}$近似相等， 但是$v_{e}\to c$時$m_{rel}$趨向於無窮大。 相對論量子化學是指同時使用量子化學和相對論力學方法來解釋元素的性質與結構，特別是對於元素周期表中的重元素。早期量子力學的發展並不考慮相對論的影響，因此人們通常認為「相對論效應」是指由於計算沒有考慮相對論而與真實值產生差異或甚至矛盾。由於質量較大的緣故，相對論對它們的影響是不可忽略的。在化學中，相對論效應可以視為非相對論理論的微擾或微小修正，這可以從薛定諤方程推導獲得。這些修正對原子中不同原子軌道上的電子具有不同的影響，這取決於這些電子的速度與光速的相對差別。相對論效應在重元素更加顯著，這是由於只有這些元素中的電子速度能與光速相比擬。
2011年8月21日 夸克是一種基本粒子，也是構成物質的基本單元。夸克互相結合，形成一種複合粒子，叫強子，強子中最穩定的是質子和中子，它們是構成原子核的單元。由於一種叫「夸克禁閉」的現象，夸克不能夠直接被觀測到，或是被分離出來；只能夠在強子裏面找到夸克。就是因為這個原因，我們對夸克的所知大都是來自對強子的觀測。夸克的種類被稱為「味」，它們是上、下、魅、奇、底及頂。上及下夸克的質量是所有夸克中最低的。較重的夸克會通過一個叫粒子衰變的過程，來迅速地變成上或下夸克。粒子衰變是一個從高質量態變成低質量態的過程。就是因為這個原因，上及下夸克一般來說很穩定，所以它們在宇宙中很常見，而奇、魅、頂及底則只能經由高能粒子的碰撞產生）。	2011年9月2日 在物理學和化學中，亞佛加厥常數的定義是一個比值，是一個樣本中所含的基本單元數（一般為原子或分子）N，與它所含的物質量n（單位為摩爾）間的比值，公式為NA = N/n。因此，它是聯繫一種粒子的摩爾質量（即一摩爾時的質量），及其質量間的比例常數。阿伏伽德羅常數用於代表一摩爾物質所含的基本單元（如分子或原子）之數量，而它的數值為： $N_{A}=(6.022\,140\,857\pm 0.000\,000\,074)\,\times \,10^{23}{\mbox{ mol}}^{-1}$， 在一般計算時，常取6.02×1023或6.022×1023為近似值。較早的定義中所訂的另一個數值為亞佛加厥數，歷史上這個詞與亞佛加厥常數有着密切的關係。當國際單位制（SI）修訂了基本單位後，所有化學數量的概念都必需被重定義。亞佛加厥數的新定義由讓·佩蘭所下，定為一克分子氫所含的分子數。跟它一樣的是，12克同位素碳-12所含的原子數量。因此，亞佛加厥數是一個無量綱的數量，與用基本單位表示的亞佛加厥常數數值一致。科學家還在不斷精確化亞佛加厥常數，最新的研究論文發現其數值為6.022140857(74)×1023，括號中的數字表示最後兩位估值數字的不確定性。
2011年9月3日 弱交互作用（又稱弱力或弱核力）是自然的四種基本力中的一種，其餘三種為強核力、電磁力及萬有引力。次原子粒子的放射性衰變就是由它引起的，恆星中一種叫氫聚變的過程也是由它啟動的。弱交互作用會影響所有費米子，即所有自旋為半奇數的粒子。在粒子物理學的標準模型中，弱交互作用的理論指出，它是由W及Z玻色子的交換（即發射及吸收）所引起的，由於弱力是由玻色子的發射（或吸收）所造成的，所以它是一種非接觸力。這種發射中最有名的是β衰變，它是放射性的一種表現。重的粒子性質不穩定，由於Z及W玻色子比質子或中子重得多，所以弱交互作用的作用距離非常短。這種交互作用叫做「弱」，是因為它的一般強度，比電磁及強核力弱好幾個數量級。大部份粒子在一段時間後，都會通過弱交互作用衰變。弱交互作用有一種獨一無二的特性——那就是夸克味變——其他交互作用做不到這一點。另外，它還會破壞宇稱對稱及CP對稱。夸克的味變使得夸克能夠在六種「味」之間互換。弱力最早的描述是在1930年代，是四費米子接觸交互作用的費米理論：接觸指的是沒有作用距離（即完全靠物理接觸）。但是現在最好是用有作用距離的場來描述它，儘管那個距離很短。在1968年，電磁與弱交互作用統一了，它們是同一種力的兩個方面，現在叫電弱交互作用。弱交互作用在粒子的β衰變中最為明顯，在由氫生產重氫和氦的過程中（恆星熱核反應的能量來源）也很明顯。放射性碳定年法用的就是這樣的衰變，此時碳-14透過弱交互作用衰變成氮-14。它也可以造出輻射冷光，常見於超重氫照明；也造就了β伏這一應用領域（把β射線的電子當電流用）。	2011年9月25日 榭赫倫實驗是十八世紀中，一次測量地球平均密度的實驗。是次實驗的資金由皇家學會提供，而主實驗是在1774年夏季，於蘇格蘭珀斯郡（今珀斯-金羅斯）的榭赫倫山附近進行。這項實驗的主要用具是擺，藉由附近的山會對擺產生重力吸引的現象，於是當擺運動時，靠近山的一邊會有微小的偏角，也正為實驗所求。實驗中擺角偏移的大小，取決於地球與山的相對密度和體積；因此，若可以確定榭赫倫山的密度，那麼，其結果便能確定地球的密度。由於當時已經確定太陽系中各天體（行星、它們的衛星和太陽）的密度相對比值，所以只要知道地球的密度，科學家們就能估計出太陽系內各天體的密度近似值。於是，這項實驗產生了第一組天體密度數值。
2011年11月22日 哈勃空間望遠鏡是以天文學家愛德溫·哈柏為名，在軌道上環繞著地球的望遠鏡。它的位置在地球的大氣層之上，因此獲得了地基望遠鏡所沒有的好處-影像不會受到大氣湍流的擾動，視相度絕佳又沒有大氣散射造成的背景光，還能觀測會被臭氧層吸收的紫外線。於1990年發射之後，已經成為天文史上最重要的儀器。它已經填補了地面觀測的缺口，幫助天文學家解決了許多根本上的問題，對天文物理有更多的認識。哈柏的哈柏超深空視場是天文學家曾獲得的最深入的光學影像。在1993年的維修任務之後，望遠鏡恢復了計畫中的品質，並且成為天文學研究和推展公共關係最重要的工具。哈勃空間望遠鏡由NASA和ESO合作共同管理。	2011年11月23日 紅移在物理學和天文學領域，指物體的電磁輻射由於某種原因波長增加的現象，在可見光波段，表現為光譜的譜線朝紅端移動了一段距離，即波長變長、頻率降低。相反的，波長變短、頻率升高的現象則被稱為藍移。紅移最初是在人們熟悉的可見光波段發現的，隨着對電磁波譜各個波段的了解逐步深入，任何電磁輻射的波長增加都可以稱為紅移。對于波長較短的γ射線、X-射線和紫外線等波段，波長變長確實是波譜向紅光移動，「紅移」的命名並無問題；而對于波長較長的紅外線、微波和無線電波等波段，儘管波長增加實際上是遠離紅光波段，這種現象還是被稱為「紅移」。紅移機制被用於解釋在遙遠的星系、類星體，星系間的氣體雲的光譜中觀察到的紅移想象。紅移增加的比例與距離成正比。
2012年4月10日 繞射，是指波遇到障礙物時偏離原來直線傳播的物理現象。在古典物理學中，波在穿過狹縫、小孔或圓盤之類的障礙物後會發生不同程度的彎散傳播。假設將一個障礙物置放在光源和觀察屏之間，則會有光亮區域與陰暗區域出現於觀察屏，而且這些區域的邊界並不銳利，是一種明暗相間的複雜圖樣。這現象稱為繞射，當波在其傳播路徑上遇到障礙物時，都有可能發生這種現象。除此之外，當光波穿過折射率不均勻的介質時，或當聲波穿過聲阻抗不均勻的介質時，也會發生類似的效應。在一定條件下，不僅水波、光波能夠產生肉眼可見的繞射現象，其他類型的電磁波（例如X射線和無線電波等）也能夠發生繞射。由於原子尺度的實際物體具有類似波的性質，它們也會表現出繞射現象，可以透過量子力學進行研究其性質。在適當情況下，任何波都具有繞射的固有性質。然而，不同情況中波發生繞射的程度有所不同。如果障礙物具有多個密集分布的孔隙，就會造成較為複雜的繞射強度分布圖樣。這是因為波的不同部分以不同的路徑傳播到觀察者的位置，發生波疊加而形成的現象。繞射的形式論還可以用來描述有限波（量度為有限尺寸的波）在自由空間的傳播情況。例如，激光束的發散性質、雷達天線的波束形狀以及超聲波傳感器的視野範圍都可以利用繞射方程來加以分析。	2012年4月27日 雙極性晶體管，俗稱「三極管」，是一種具有三個終端的電子器件。雙極性晶體管是電子學歷史上具有革命意義的一項發明，其發明者威廉·肖克利、約翰·巴丁和沃爾特·布喇頓被授予了1956年的諾貝爾物理學獎。這種晶體管的工作，同時涉及電子和空穴兩種載流子的流動。雙極性晶體管由三部分摻雜程度不同的半導體製成，晶體管中的電荷流動主要是由於載流子在PN結處的擴散作用和漂移運動。雙極性晶體管能夠放大信號，並且具有較好的功率控制、高速工作以及耐久能力，因此常被用來構成放大器電路，或驅動揚聲器、電動機等設備，並被廣泛地應用於航空航天工程、醫療器械和機器人等應用產品中。
2012年9月28日 希格斯玻色子是標準模型裡的一種基本粒子，是一種玻色子，自旋為零，宇稱為正值，不帶電荷、色荷，極不穩定，生成後會立刻衰變。希格斯玻色子是希格斯場的量子激發。根據希格斯機制，基本粒子因與希格斯場耦合而獲得質量。假若希格斯玻色子被證實存在，則希格斯場應該也存在，而希格斯機制也可被確認為基本無誤。物理學者用了四十多年時間尋找希格斯玻色子的蹤跡。大型強子對撞機（LHC）是全世界至今為止最昂貴、最複雜的實驗設施之一，其建成的一個主要任務就是尋找與觀察希格斯玻色子與其它種粒子。2012年7月4日，歐洲核子研究組織（CERN）宣布，LHC的緊湊緲子線圈（CMS）探測到質量為125.3±0.6GeV的新玻色子（超過背景期望值4.9個標準差），超環面儀器（ATLAS）測量到質量為126.5GeV的新玻色子（5個標準差），這兩種粒子極像希格斯玻色子。2013年3月14日，歐洲核子研究組織發表新聞稿正式宣布，先前探測到的新粒子暫時被確認是希格斯玻色子，具有零自旋與偶宇稱，這是希格斯玻色子應該具有的兩種基本性質，但有一部分實驗結果不盡符合理論預測，更多數據仍在等待處理與分析。希格斯玻色子是因物理學者彼得·希格斯而命名。他是於1964年提出希格斯機制的六位物理學者中的一位。2013年10月8日，因為「次原子粒子質量的生成機制理論，促進了人類對這方面的理解，並且最近由歐洲核子研究組織屬下大型強子對撞機的超環面儀器及緊湊緲子線圈探測器發現的基本粒子證實」，弗朗索瓦·恩格勒、彼得·希格斯榮獲2013年諾貝爾物理學獎。

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穩定置放在桌子上的書本感受到的各種作用力與反作用力。

牛頓運動定律描述物體與力之間的關係，被譽為是經典力學的基礎。這定律是英國物理泰斗艾薩克·牛頓所提出的三條運動定律的總稱，其現代版本通常這樣表述：

• 第一定律：存在某些參考系，在其中，不受外力的物體都保持靜止或勻速直線運動。
• 第二定律：施加於物體的淨外力等於此物體的質量與加速度的乘積。
• 第三定律：當兩個物體互相作用時，彼此施加於對方的力，其大小相等、方向相反。

牛頓在發表於1687年7月5日的鉅著《自然哲學的數學原理》裏首先整理出這三條定律。應用這些定律，牛頓可以分析各種各樣動力運動。例如，在此書籍第三卷，牛頓應用這些定律與牛頓萬有引力定律來解釋克卜勒行星運動定律。

遵守開普勒行星運動定律的兩個行星軌道。

開普勒定律是德國天文學家約翰內斯·開普勒所發現、關於行星運動的定律。他於1609年在他出版的《新天文學》科學雜誌上發表了關於行星運動的兩條定律，又於1618年，發現了第三條定律。這三條定律分別為

• 行星軌道是橢圓軌道。第一個行星的軌道焦點是 $f1$ 與 $f2$ ，第二個行星的軌道焦點是 $f1$ 與 $f3$ 。太陽的位置是在點 $f1$ 。
• A1與A2是兩個面積相等的陰影區域。太陽與第一個行星的連線，掃過這兩個陰影區域，所需的時間相等。
• 各個行星繞太陽公轉周期的比率為$a1^{3/2}:a2^{3/2}$ ；這裡，$a1$ 與 $a2$ 分別為第一個行星與第二個行星的半長軸長度。

古時候攻城用的拋石機，利用平衡重鎚的重力勢能，將石頭拋向敵城。

勢能是儲存於一物理系統內的一種能量，是一個用來描述物體在保守力場中做功能力大小的物理量。保守力作功與路徑無關，故可定義一個僅與位置有關的函數，使得保守力沿任意路徑所做的功，可表達為這兩點對應函數值的差，這個函數便是勢能。

從物理意義上來說，勢能表示了物體在特定位置上所儲存的能量，描述了作功能力的大小。在適當的情況下，勢能可以轉化為諸如動能、內能等其他能量。

經典力學是力學的分支，是以牛頓運動定律為基礎，在宏觀世界和低速狀態下，研究物體運動的基要學術。在物理學裏，經典力學是最早被接受為力學的一個基本綱領。經典力學又分為靜力學（描述靜止物體）、 運動學（描述物體運動）和動力學（描述物體受力作用下的運動）。在十六世紀，伽利略·伽利萊就已採用科學實驗和數學分析的方法研究力學。他為後來的科學家提供了許多豁然開朗的啟示。艾薩克·牛頓則是最早使用數學語言描述力學定律的科學家。

斯特恩-革拉赫實驗儀器，可以將入射的銀原子束，分裂成兩道銀原子束，每一道銀原子束代表一種量子態。

在量子力學裏，量子態描述量子系統的狀態。量子態可以用向量空間的態向量設定。例如，在計算氫原子能譜問題時，相關的態向量是由主量子數 $\{n\}$ 給出。採用狄拉克標記，態向量表示為右向量 $|\psi \rangle$ ；其中，在符號內部的希臘字母 $\psi$ 可以是任何符號，字母，數字，或單字。例如， $|n\rangle$ 。對於量子態的概念詮釋，主要分為兩派。第一派主張統計詮釋，量子態可以描述量子系統的統計性質，但不能完備地描述量子系統。這一派主要是以阿爾伯特·愛因斯坦的論述為代表。另一派是以尼爾斯·波耳主張的哥本哈根詮釋為範本，認為量子態可以完備地、詳盡地描述單獨量子系統。

氫原子的半徑大約為波耳半徑。（繪圖不按照比例）

氫原子擁有一個質子和一個電子，是一個的簡單的二體系統。系統內的作用力只相依於二體之間的距離，是反平方連心力。我們不需要將這反平方連心力二體系統再加理想化，簡單化。描述這系統的（非相對論性的）薛丁格方程式有解析解，也就是說，解答能以有限數量的常見函數來表達。滿足這薛丁格方程式的波函數可以完全地描述電子的量子行為。我們可以這樣說，在量子力學裏，沒有比氫原子問題更簡單，更實用，而又有解析解的問題了。所推演出來的基本物理理論，又可以用簡單的實驗來核對。所以，氫原子問題是個很重要的問題。

薛定諤的貓

薛定諤的貓是奧地利物理學家埃爾溫·薛定諤試圖證明量子力學在宏觀條件下的不完備性而提出的一個思想實驗。實驗內容如下：「把一隻貓放進一個封閉的盒子裡，然後把這個盒子連接到一個包含一個放射性原子核和一個裝有有毒氣體的容器的實驗裝置。設想這個放射性原子核在一個小時內有50％的可能性發生衰變。如果發生衰變，它將會發射出一個粒子，而發射出的這個粒子將會觸發這個實驗裝置，打開裝有毒氣的容器，從而殺死這隻貓。根據量子力學，未進行觀察時，這個原子核處於已衰變和未衰變的疊加態，但是，如果在一個小時後把盒子打開，實驗者只能看到「衰變的原子核和死貓」或者「未衰變的原子核和活貓」兩種情況。現在的問題是：這個系統從什麼時候開始不再處於兩種不同狀態的疊加態而成為其中的一種？在打開盒子觀察以前，這隻貓是死了還是活着抑或半死半活？這個實驗的原意是想說明，如果不能對波函數塌縮以及對這隻貓所處的狀態給出一個合理解釋的話，量子力學本身是不完備的。」

康普頓散射

1923年由美國華盛頓大學物理學家康普頓首先觀察到康普頓效應。這個效應反映出光不僅僅具有波動性，在某種情況下，它還會表現出粒子性。光束類似一串粒子流，而該粒子流的能量與光頻率成正比。康普頓因發現此效應而獲得1927年的諾貝爾物理學獎。

在引入光子概念之後，康普頓散射可以得到如下解釋：電子與光子發生彈性碰撞，電子獲得光子的一部分能量而反彈，失去部分能量的光子則從另一方向飛出，整個過程中總動量守恆，如果光子的剩餘能量足夠多的話，還會發生第二次甚至第三次彈性碰撞。

康普頓散射可以在任何物質中發生。當光子從光子源發出，射入散射物質（一般指金屬）時，主要是與電子發生作用。如果光子的能量相當低，但仍具有足夠能量，它可能會逐出原子的束縛電子（與電子束縛能同數量級），這過程稱為光電效應。如果光子的能量相當大（遠超過電子的束縛能）時，則光子可能會對自由電子發生散射，而產生康普頓效應。如果光子能量極其大（>1.022兆電子伏特）則足以轟擊原子核而生成一對粒子：電子和正電子，這個現象被稱為成對產生。

電子俘獲的示意圖

電子俘獲是一個富質子的原子核吸收一個核外電子（使一個質子轉變為中子）、並同時發射出一個中微子的過程。伴隨發生的過程還包括光子的輻射（伽馬射線），使新產生原子核的能級降至基態。由於質子在電子俘獲過程之中「變成」了中子，核素的質子數減少1，中子數增加1，而原子量保持不變。通過改變質子數，電子俘獲可以改變元素的種類。新產生的這個原子，雖然仍然保持電中性，但是由於缺失了一個內層電子，故在能級上處於激發態。在這個原子躍遷到基態的過程之中，會通過釋放X射線（電磁輻射的一種或產生俄歇效應，也有兩種過程都發生的情況。除此之外，激發態的原子還經常發射出伽馬射線使自身躍遷到基態。

中子俘獲是一種原子核與一個或者多個中子撞擊，形成重核的核反應。由於中子不帶電荷，它們能夠比帶一個正電荷的質子更加容易地進入原子核。在宇宙形成過程中，中子俘獲在一些質量數較大元素的核合成過程中起到了重要的作用。中子俘獲在恆星里以快（R-過程）、慢（S-過程）兩種形式發生。質量數大於56的核素不能夠通過熱核反應（即核聚變）產生，但是可以通過中子俘獲產生。

中子活化分析（Neutron activation analysis）可以用於遠程探測材料的化學組分。這是因為不同的化學元素在吸收種子後會釋放不同特性的放射物質。這一特性使這一方法在礦業勘探和安全方面十分有用。

費米–狄拉克分布的平均粒子數和能量的關係

費米–狄拉克統計，有時也簡稱費米統計，在統計力學中用來描述由大量滿足泡利不相容原理的費米子組成的系統中，粒子處在不同量子態上的統計規律。這個統計規律的命名來源於恩里科·費米和保羅·狄拉克，他們分別獨立地發現了這一統計規律。不過費米在數據定義比狄拉克稍早。

費米–狄拉克統計的適用對象是，熱平衡時自旋量子數為半奇數的粒子。除此之外，應用此統計規律的前提是，系統中各粒子之間的相互作用可以忽略不計。這樣，就可以用粒子在不同定態的分布狀況來描述大量微觀粒子組成的宏觀系統。不同的粒子分處於不同的能態上，這一特點對系統許多性質會產生影響。費米–狄拉克統計適用於自旋量子數為半奇數的粒子，這些粒子也被稱為費米子。由於電子的自旋量子數為1/2，因此它是費米–狄拉克統計最普遍的應用對象。費米–狄拉克統計是統計力學的重要組成部分，它利用了量子力學的一些原理。

普朗克定律（綠）、維恩近似（藍）和瑞利-金斯定律（紅）在頻域下的比較。

普朗克黑體輻射定律（也簡稱作普朗克定律或黑體輻射定律）是用於描述在任意溫度$T\,$下，從一個黑體中發射的電磁輻射的輻射率與電磁輻射的頻率的關係公式。這裡輻射率是頻率$\nu$的函數

$I(\nu ,T)={\frac {2h\nu ^{3}}{c^{2}}}{\frac {1}{e^{\frac {h\nu }{kT}}-1}}$ 。

馬克斯·普朗克於1900年建立了黑體輻射定律的公式，並於1901年發表。其目的是改進由威廉·維恩提出的維恩近似。維恩近似在短波範圍內和實驗數據相當符合，但在長波範圍內偏差較大；而瑞利-金斯公式則正好相反。普朗克得到的公式則在全波段範圍內都和實驗結果符合得相當好。

電子與正電子彼此相互湮滅產生虛光子，而該虛光子生成夸克－反夸克組，然後其中一個發射出一個膠子。（時間由左至右，一維空間由下至上）

費曼圖是美國物理學家理查德·費曼在處理量子場論時提出的一種形象化的方法，描述粒子之間的相互作用、直觀地表示粒子散射、反應和轉化等過程。使用費曼圖可以方便地計算出一個反應過程的躍遷概率。在費曼圖中，粒子用線表示，費米子一般用實線，光子用波浪線，玻色子用虛線，膠子用圈線。一線與另一線的連接點稱為頂點。費曼圖的橫軸一般為時間軸，向右為正，向左代表初態，向右代表末態。與時間方向相同的箭頭代表正費米子，與時間方向相反的箭頭表示反費米子。

圖為一K介子（
K+
）變成三個π介子（2 
π+
， 1 
π−
）的衰變，這過程涉及了弱與強相互作用。

K介子（標記為
K
）是帶有奇異數這一量子數的四種介子的任一種。在夸克模型中，我們知道它們含有一個奇夸克（或其反夸克），及一個上或下夸克的反夸克（或其夸克）。自從K介子在1947年被發現之後，它們為基礎相互作用的性質提供了大量的資料。在建立粒子物理學標準模型基礎的過程中，它們有着不可或缺的角色，例如強子的夸克模型及夸克混合的理論（後者於2008年被諾貝爾物理學獎肯定）。在人類對基礎守恆定律的了解中，K介子也有着傑出的貢獻：CP破壞（一種造成大家所見的宇宙物質－反物質失衡的現象）的發現在1980年被諾貝爾物理學獎肯定，這種現象就是在K介子系統被發現的。

物質的代

種類	第一代	第二代	第三代
夸克
上型	上夸克	魅夸克	頂夸克
下型	下夸克	奇夸克	底夸克
輕子
帶電	電子	μ子	τ子
中性	電中微子	μ中微子	τ中微子

在粒子物理學中，代或世代是基本粒子的一種分類。各代粒子之間的相異之處僅為味量子數及質量，但它們所涉及到的相互作用種類都是一樣的。根據標準模型，基本費米子共有三代。每一代有兩種輕子及兩種夸克。兩種輕子可分成帶電荷-1的（像電子）及中性的（中微子）；而兩種夸克則可分成帶電荷−¹⁄₃的（下型）及帶電荷+²⁄₃ 的（上型）...

巴巴散射的費曼圖
湮滅
散射

量子電動力學中，巴巴散射是指電子-反電子的散射過程，其中伴隨有交換虛光子：

$e^{+}e^{-}\rightarrow e^{+}e^{-}$ 。

巴巴散射包含有兩個費曼圖表示的領導項：一個是湮滅過程，一個是散射過程。巴巴散射的散射率在正負電子對撞機中被用來當作光度的監視指標。在經典電動力學中，巴巴散射實際就是正負電子通過庫侖力相互吸引的過程。

巴巴散射的名稱來源於印度物理學家霍米·傑漢吉爾·巴巴（Homi Jehangir Bhbha）。

LISA構造示意圖，右上代表引力波源

激光干涉空間天線（LISA）是一個由美國國家航空航天局和歐洲空間局合作的引力波探測計劃，目前仍在設計階段，計劃於2015年投入運行，這將是人類第一座太空中的引力波天文台。LISA也是美國國家航空航天局的「超越愛因斯坦」（Beyond Einstein program）項目的一部分。「超越愛因斯坦」是一組檢驗愛因斯坦廣義相對論理論的實驗計劃，其中包含兩個空間天文台（HTXS——X射線天文台和LISA）和數個以宇宙學相關觀測為目的的探測器。LISA將利用激光干涉的方法精確測量信號相位，從而對於來自宇宙間遙遠的引力波源的低頻且微弱的引力波進行探測。這將對引力波天文學的理論和實驗研究，廣義相對論的一些實驗觀測以及早期宇宙的天體物理學和宇宙學研究有重要意義。

一架光學台上的邁克耳孫干涉儀

邁克耳孫干涉儀是光學干涉儀中最常見的一種，其發明者是美國物理學家阿爾伯特·邁克耳孫。邁克耳孫干涉儀的原理是一束入射光分為兩束後各自被對應的平面鏡反射回來，這兩束光從而能夠發生干涉。干涉中兩束光的不同光程可以通過調節干涉臂長度以及改變介質的折射率來實現，從而能夠形成不同的干涉圖樣。邁克耳孫和愛德華·莫雷使用這種干涉儀於1887年進行了著名的邁克耳孫-莫雷實驗，並證實了以太的不存在。

相對論性噴流是來自某些活動星系、射電星系或類星體中心的強度非常強的等離子體噴流。這種噴流的長度可達幾千甚至數十萬光年。現在一般認為相對論性噴流的直接成因是中心星體吸積盤表面的磁場沿着星體自轉軸的方向扭曲並向外發射，因而當條件允許時在吸積盤的兩個表面都會形成向外發射的噴流。如果噴流的方向恰巧和星體與地球的連線一致，由於是相對論性粒子束，噴流的亮度會因而發生改變。目前在科學界相對論性噴流的形成機制仍然是個有爭議的話題，不過一般認為噴流是電中性的，其由電子、正電子和質子按一定比例組成。一般還認為相對論性噴流的形成是解釋伽瑪射線暴成因的關鍵。這些噴流具有的洛倫茲因子可達大約100，是已知的速度最快的天體之一。

宇宙的年齡可以通過對哈勃常數以及所含成分的密度參數 $\Omega$ 的測量決定。在暗能量概念提出之前，人們普遍認為宇宙是物質主導的，因而此圖中密度參數 $\Omega$ 近似為 $\Omega _{m}$ 。加速膨脹的宇宙具有最長的年齡，而具有大擠壓的宇宙具有最短的年齡。

宇宙的年齡是指自大爆炸開始至今所流逝的時間，當今理論和觀測認為這個年齡在一百三十六億年到一百三十八億年之間。這個不確定的區間是從多個科研項目的研究結果的共識中取得的，其中使用的先進的科研儀器和方法已經能夠將這個測量精度提升到相當高的量級。這些科研項目包括對宇宙微波背景輻射的測量以及對宇宙膨脹的多種測量手段。對宇宙微波背景輻射的測量給出了宇宙自大爆炸以來的冷卻時間，而對宇宙膨脹的測量則給出了能夠計算宇宙年齡的精確數據。

恆星的引力坍縮

引力坍縮是天體物理學上恆星或星際物質在自身物質的引力作用下向內塌陷的過程，產生這種情況的原因是恆星本身不能提供足夠的壓力以平衡自身的引力，從而無法繼續維持原有的流體靜力學平衡，引力使恆星物質彼此拉近而產生坍縮。在天文學中，恆星形成或衰亡的過程都會經歷相應的引力坍縮。特別地，引力坍縮被認為是Ib和Ic型超新星以及II型超新星形成的機制，大質量恆星坍縮成黑洞時的引力坍縮也有可能是伽瑪射線暴的形成機制之一。至今人們對引力坍縮在理論基礎上還不十分了解，很多細節仍然沒有得到理論上的完善闡釋。由於在引力坍縮中很有可能伴隨着引力波的釋放，通過對引力坍縮進行計算機數值模擬以預測其釋放的引力波波形是當前引力波天文學界研究的課題之一。

感受到在玻璃下方的磁鐵所產生的強烈磁場，在玻璃上方的鐵磁流體，會顯示出正常場不穩定性。

磁石、磁鐵、電流、含時電場，都會產生磁場。處於磁場中的磁性物質或電流，會因為磁場的作用而感受到磁力，因而顯示出磁場的存在。磁場是一種向量場；磁場在空間裡的任意位置都具有方向和數值大小。

磁鐵與磁鐵之間，通過各自產生的磁場，互相施加作用力和力矩於對方。運動中的電荷會產生磁場。磁性物質產生的磁場可以用電荷運動模型來解釋。當施加外磁場於物質時，磁性物質的內部會被磁化，會出現很多微小的磁偶極子。磁化強度估量物質被磁化的程度。知道磁性物質的磁化強度，就可以計算出磁性物質本身產生的磁場。

電場與磁場有密切的關係；含時磁場會生成電場，含時電場會生成磁場。馬克士威方程組可以描述電場、磁場、產生這些向量場的電流和電荷，這些物理量之間的詳細關係。根據狹義相對論，電場和磁場是電磁場的兩面。設定兩個參考系A和B，相對於參考系A，參考系B以有限速度移動。從參考系Ａ觀察為靜止電荷產生的純電場，在參考系B觀察則成為移動中的電荷所產生的電場和磁場。

由液態氮所冷卻的超導體把磁石懸浮起來。

邁斯納效應是超導體相變至超導態的過程中對磁場的排斥現象。瓦爾特·邁斯納與羅伯特·奧克森菲爾德於1933年在量度超導錫及鉛樣品外的磁場時發現這個現象。在有磁場的情況下，樣品被冷卻至它們的超導相變溫度以下。在相變溫度以下時，樣品幾乎抵消掉所有裏面的磁場。他們只是間接地探測到這個效應；因為超導體的磁通量守恆，當裏面的場減少時，外面的場就會增加。這實驗最早證明了超導體不只是完美的導電體，並為超導態提供了一個獨特的定義性質。

曲面積分的定義基於將曲面分割成小的曲面元。每個曲面元對應一個向量$d\mathbf {S}$。該向量的大小即曲面元的面積，方向為指向外部的法向量。

磁通量，符號為 $\Phi _{m}$，是通過某給定曲面的磁場（亦稱為磁通量密度）的大小的度量。磁通量的國際單位制單位是韋伯。

給定曲面上的磁通量大小與通過曲面的磁場線的個數成正比。此處磁場線的個數是個「淨」數量，即從一個方向上通過的個數減去另一個方向上通過的個數。當一個均勻磁場垂直通過一個平面，磁通量即是磁場與該平面面積的乘積。當均勻磁場$\mathbf {B}$以任意角度通過一個平面，磁通量即是磁場與該平面面積$\mathbf {a}$的點積。

$\displaystyle \Phi _{m}=\mathbf {B} \cdot \mathbf {a} =Ba\cos \theta$   

其中，$\theta$是磁場$\mathbf {B}$和平面面積法向量$\mathbf {a}$的夾角。

載流導線的電流會產生磁場。

安培定律，又稱安培環路定律，是由安德烈-瑪麗·安培於1826年提出的一條靜磁學基本定律。安培定律表明，載流導線所載有的電流，與磁場沿著環繞導線的閉合迴路的路徑積分，兩者之間的關係為

$\oint _{\mathbb {C} }\mathbf {B} \cdot d{\boldsymbol {\ell }}=\mu _{0}I_{enc}$ ；

其中，$\mathbb {C}$ 是環繞著導線的閉合迴路，$\mathbf {B}$ 是磁場，$d{\boldsymbol {\ell }}$ 是微小線元素向量，$\mu _{0}$ 是磁常數，$\mu$ 是此處磁介質的磁導率（如果是真空的話，其值為1），$I_{enc}$ 是閉合迴路$\mathbb {C}$ 所圍住的電流。

氫原子著名的發射譜線系之一：巴耳末系。可以從圖上看到明顯的434納米、486納米和656納米幾條譜線。

原子譜線是指原子內部電子躍遷形成的譜線，可分為兩類：

• 發射譜線：由電子從原子內部離散的特定能級發生躍遷至更低的能級而形成的，並釋放出具有特定能量和波長的光子。這些對應着相應躍遷的大量光子所形成的能譜會在對應的波長處顯示出發射峰。
• 吸收譜線：是由電子從原子內部離散的特定能級發生躍遷至更高的能級而形成的，這個過程需要吸收具有特定能量和波長的光子。通常情況下這些被吸收的光子會來自一個連續光譜，從而使這個連續光譜在對應被吸收光子的波長處顯示出因吸收而凹陷的特徵。

一張表示宇宙間不同物質能量成分的餅圖，大約有96%的能量來自奇異的暗物質和暗能量。

ΛCDM模型是所謂Λ-冷暗物質（Cold Dark Matter）模型的簡稱。它在大爆炸宇宙學中經常被稱作索引模型，這是因為它嘗試解釋了對宇宙微波背景輻射、宇宙大尺度結構以及宇宙加速膨脹的超新星觀測。它是當前能夠對這些現象提供融洽合理解釋的最簡單模型。

• Λ意為宇宙學常數，是解釋當前宇宙觀測到的加速膨脹的暗能量項。宇宙學常數經常用$\Omega _{\Lambda }\,$表示，含義是當前宇宙中暗能量相對於一個平直時空的宇宙的能量所占的比例。現在認為這個數值約為0.74，即宇宙中有74%左右的能量是暗能量的形式。
• 冷暗物質是一種暗物質模型，即它認為在宇宙早期輻射與物質的能量分布相當時暗物質的速度是非相對論性的（遠小於光速），因此暗物質是冷的；同時它們是非重子構成的；不會發生碰撞（指暗物質的粒子不會與其他物質粒子發生引力以外的基本相互作用）或能量損耗（指暗物質不會以光子的形式輻射能量）的。冷暗物質占了當前宇宙能量密度的22%。剩餘的4%的能量構成了宇宙中所有的由重子（以及光子等規範玻色子）構成的物質：行星、恆星以及氣體雲等。

石墨烯由碳原子形成的原子尺寸蜂巢晶格結構。

石墨烯是一種由碳原子以sp²雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一個碳原子厚度的二維材料。石墨烯一直被認為是假設性的結構，無法單獨穩定存在，直至2004年，英國曼徹斯特大學物理學家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫，成功地在實驗中從石墨中分離出石墨烯，而證實它可以單獨存在，兩人也因「在二維石墨烯材料的開創性實驗」為由，共同獲得2010年諾貝爾物理學獎。

自從大霹靂以來，宇宙持續不停地膨脹，現更加速膨脹。

宇宙加速膨脹是宇宙的膨脹速度越來越快的現象。以天文學術語來說，就是宇宙標度因子　$a(t)$ 的二次導數是正值，這意味著星系遠離地球的速度，隨著時間演進，應該會持續地增快。這速度是哈勃定律裏所提到的退行速度。於1998年觀測Ia超新星得到的數據，提示宇宙的膨脹速度正在加快。物理學者索爾·珀爾馬特、布萊恩·施密特與亞當·里斯「透過觀測遙遠超新星而發現了宇宙加速膨脹」，因此，共同榮獲2006年邵逸夫天文學獎與2011年諾貝爾物理學獎。