fysikk

Mekanikk er den delen av fysikk som handler om bevegelse og likevekt. Newtons lover er sentrale i mekanikk. Disse lovene beskriver sammenhengen mellom kraft og akselerasjon, og brukes til å utlede de matematiske ligningene som beskriver bevegelsen til et objekt. Lover og metoder fra mekanikk brukes i alle områder av fysikk. Newtons gravitasjonslov beskriver tyngdekraften mellom objekter som har masse, og brukes ofte sammen med de andre Newtons lover til å beskrive akselerasjonen til objekter som er påvirket av tyngdekrefter.

• Les mer om mekanikk.

Statistisk mekanikk er en del av fysikken som behandler store systemer (makrosystemer) som er satt sammen av et meget stort antall like delsystemer (mikrosystemer). Makrosystemenes egenskaper forklares ut fra egenskaper ved mikrosystemene. For systemer med veldig mange partikler er det ikke praktisk mulig å bruke mekanikkens lover til å regne ut hvordan en tilstand vil utvikle seg i tid. I klassisk statistisk mekanikk beskrives derfor mikrosystemer med statistikk. En viktig lov på dette området er Maxwell-Boltzmanns fordelingslov. Kvantestatistikk beskriver store systemer sammensatt av flere kvanteobjekter (partikler).

• Les mer om statistisk mekanikk.

Elektromagnetisme handler om elektrisitet, magnetisme og det som knytter elektrisitet og magnetisme sammen. Både elektrisitet og magnetisme skyldes den samme grunnleggende elektromagnetiske kraften. Hvis et magnetfelt varierer med tiden, vil det oppstå et elektrisk felt som kan gi en strøm. Dette kalles elektromagnetisk induksjon. Motsatt vil også et elektrisk felt som varierer med tiden gi opphav til et varierende magnetisk felt. De sentrale sammenhengene i elektromagnetismen er Maxwells fire ligninger.

• Les mer om elektromagnetisme.

Den spesielle relativitetsteorien brukes til å beskrive bevegelser i veldig store hastigheter. Teorien sier at naturlovene er like for alle observatører som beveger seg jevnt og rettlinjet i forhold til hverandre, og at lyshastigheten i tomt rom er konstant og uavhengig av lyskildens bevegelse. Av teorien følger at samtidighet, lengde og tid ikke er absolutte størrelser.

• Les mer om den spesielle relativitetsteorien

Termodynamikk er den delen av fysikk som undersøker hvordan varme, arbeid, temperatur og energi henger sammen. I klassisk termodynamikk beskriver man oppførselen til store systemer fra et sett med ligninger. I statistisk termodynamikk og statistisk mekanikk prøver man å forklare hvordan slike store systemer oppfører seg ved å se på de statistiske prosessene som atomer og molekyler gjennomgår. De sentrale sammenhengene i fagfeltet er termodynamikkens lover.

• Les mer om termodynamikk.

Optikk handler om lysets oppførsel og egenskaper, og påvirkning mellom lys og materie. Bølgeoptikken ser på lys som elektromagnetiske bølger som kan beskrives ved hjelp av Maxwells ligninger, og kan forklare fenomener som refleksjon, brytning og interferens. Geometrisk optikk beskriver lyset med rette linjer (stråler), og danner grunnlaget for speil, linser og prismer i optiske instrumenter. Kvanteoptikken beskriver lys og annen elektromagnetisk stråling som fotoner, energikvanter som må beskrives av kvantemekanikk.

• Les mer om optikk.

Kondenserte fasers fysikk tar for seg et stort antall partikler som vekselvirker med hverandre. Det inkluderer både vanlig faststoff-fysikk, væskefysikk, og studiet av plasma med høy tetthet, polymerer og mange flere områder.

• Les mer om kondenserte fasers fysikk.

Kvantefysikk beskriver hvordan partikler, atomer, molekyler og faste stoffer er bygd opp og oppfører seg på veldig små skalaer, der klassisk mekanikk og elektromagnetisme fungerer dårlig. Den grunnleggende ligningen i kvantefysikk er schrödingerligningen. Løsningen av schrödingerligningen for et system gir oss systemets bølgefunksjon, som brukes til å forutsi mulige utfall av målinger på systemet. En annen viktig sammenheng er Heisenbergs uskarphetsrelasjon.

• Les mer om kvantefysikk.

Elementærpartikkelfysikk er studiet av elementærpartikler, vekselvirkningene deres og prosessene der de deltar. Den beste beskrivelsen vi har av elementærpartikler er standardmodellen i elementærpartikkelfysikk. Standardmodellen består av flere kvantefeltteorier der elementærpartiklene beskrives som felter med kvantefysiske egenskaper. Elementærpartikkelfysikk kalles også høyenergifysikk eller bare partikkelfysikk.

• Les mer om elementærpartikkelfysikk og kvantefeltteori.

Atomfysikken beskriver atomenes struktur, energitilstander og elektronenes overganger mellom ulike energitilstander, mens kjernefysikk tar for seg atomkjernenes struktur og oppbygning, og reaksjoner der atomkjerner endrer seg. Kjernefysikk omfatter både grunnforskning på fisjon, fusjon og dannelse av grunnstoffer i verdensrommet, og forskning på anvendelser i for eksempel kjernekraft og bruk av radioaktive isotoper i medisinsk fysikk. Både atomer og atomkjerner er kvanteobjekter som best beskrives av kvantefysikkens modeller.

• Les mer om atomfysikk og kjernefysikk.

Den generelle relativitetsteorien er en teori som beskriver gravitasjon som en egenskap ved det krumme tidrommet og som en konsekvens av bevegelsen til referansesystemet vi er i. For relativt lave hastigheter og svake gravitasjonsfelt gir den generelle relativitetsteorien samme resultater som Newtons gravitasjonsteori, som beskriver gravitasjon som en kraft. Den generelle relativitetsteorien er viktig i kosmologi og for å forstå svarte hull. Teorien har også betydning for det moderne livet på Jorda, for eksempel for GPS-systemer.

• Les mer om den generelle relativitetsteorien