RuukkilabraLukion fysiikka

Käsitetakomo

Kertaa fysiikan käsitteitä kortein. Valitse moduuli ja aihe, yhdistä aiheita tai kertaa oma kertauspakkasi.

FY1 · Fysiikka luonnontieteenä

Fysiikka ja tutkimusmenetelmä

Fysiikka
Kokeellinen luonnontiede, joka tutkii luonnon perusilmiöitä, rakenteita ja niitä kuvaavia lainalaisuuksia.
Empiirinen tiede
Tieto perustuu havaintoihin, mittauksiin ja kokeisiin.
Luonnontieteellinen menetelmä
Havaintoja, oletuksia, kokeita ja malleja yhdistävä tapa rakentaa luotettavaa tietoa.
Hypoteesi
Perusteltu oletus, jota voidaan testata kokeellisesti.
Fysiikan teoria
Laaja selityskokonaisuus, joka yhdistää havaintoja ja mahdollistaa uusien ilmiöiden ennustamisen.
Malli
Yksinkertaistettu kuvaus todellisuudesta, jolla selitetään ilmiöitä tai tehdään ennusteita.
Pätevyysalue
Olosuhteet ja rajat, joissa mallia voidaan käyttää luotettavasti.

Mittaaminen ja virheet

Suure
Mitattava ominaisuus, kuten pituus, massa tai aika.
Yksikkö
Sovittu vertailuarvo, jonka avulla mitattu ominaisuus ilmaistaan.
Mittaustulos
Lukuarvon ja mittayksikön muodostama suureen arvo.
Mittausvirhe
Mitatun arvon poikkeama suureen todellisesta arvosta.
Satunnaisvirhe
Vaihteleva poikkeama, jonka vaikutusta voidaan pienentää toistamalla mittaus ja laskemalla keskiarvo.
Systemaattinen virhe
Samaan suuntaan vaikuttava poikkeama, jonka syynä voi olla viallinen laite tai menetelmä.
Karkea virhe
Selvä poikkeama, joka syntyy esimerkiksi lukuvirheestä, väärästä kirjauksesta tai laitteen virheellisestä käytöstä.
Merkitsevät numerot
Luvun numerot, jotka kuvaavat mittaustuloksen käytettävissä olevaa tarkkuutta.
Mittalaitteen tarkkuus
Kertoo, kuinka pieniä muutoksia mittavälineellä voidaan luotettavasti havaita.

SI-järjestelmä ja suuruusluokat

SI-järjestelmä
Kansainvälisesti sovittu mittayksikkökokonaisuus, jonka seitsemästä perusyksiköstä muut yksiköt muodostetaan.
Perussuure
Yksi seitsemästä perustaksi valitusta mitattavasta ominaisuudesta, kuten pituus, massa tai aika.
Perusyksikkö
Perustaksi valitulle suureelle sovittu yksikkö, kuten metri, kilogramma tai sekunti.
Johdannaisyksikkö
Perusyksiköistä muodostettu yhdistelmä, kuten nopeuden m/s tai voiman N.
Kerrannaisyksikkö
Etuliitteen avulla muodostettu käytännöllinen yksikkö hyvin suurille tai pienille arvoille.
Etuliite
Yksikön edessä oleva merkintä kertoo kymmenpotenssikertoimen, kuten kilo $10^{3}$ tai milli $10^{-3}$.
Kymmenpotenssi
Muoto $10^{n}$ helpottaa erittäin suurten ja pienten lukujen kirjoittamista ja vertailua.
Suuruusluokka
Kohteen kokoa kuvataan sopivan kymmenen potenssin avulla.

Maailmankaikkeuden perusrakenteet

Alkeishiukkanen
Aineen pienimpiä tunnettuja rakenneosia, joihin kuuluvat kvarkit ja leptonit.
Kvarkki
Protonien ja neutronien rakenneosa, joita näkyvässä aineessa ovat erityisesti ylös- ja alas-kvarkit.
Leptoni
Perushiukkasten ryhmä, johon esimerkiksi elektroni kuuluu.
Protoni
Positiivisesti varautunut atomin ytimen rakenneosa, joka koostuu kvarkeista.
Neutroni
Sähköisesti neutraali atomin ytimen rakenneosa, joka koostuu kvarkeista.
Atomiydin
Tiivis keskiosa, jossa protonit ja neutronit sijaitsevat.
Atomi
Ytimen ja sitä ympäröivien elektronien muodostama aineen rakenneosa.
Molekyyli
Kahden tai useamman atomin muodostama sitoutunut kokonaisuus.
Aurinkokunta
Tähti ja sitä kiertävät planeetat, pienkappaleet sekä muu aine.
Galaksi
Valtava tähtien, kaasun, pölyn ja muun aineen gravitaation sitoma järjestelmä.
Galaksijoukko
Useiden galaksien gravitaation sitoma suuri rakenne.

Avaruus ja maailmankaikkeuden kehitys

Alkuräjähdys
Malli, jonka mukaan aika ja avaruus kehittyivät hyvin kuumasta ja tiheästä alkutilasta.
Maailmankaikkeuden laajeneminen
Galaksien keskimääräiset etäisyydet kasvavat ajan kuluessa.
Punasiirtymä
Kaukaisen kohteen spektriviivat siirtyvät pidemmille aallonpituuksille, mikä kertoo sen etääntymisestä.
Eksoplaneetta
Aurinkokunnan ulkopuolella toista tähteä kiertävä planeetta.
Punainen jättiläinen
Kehitysvaihe, jossa tähti laajenee vedyn vähetessä ja raskaampien ytimien fuusioiden alkaessa.
Valkoinen kääpiö
Keskikokoisen tähden jäljelle jäänyt tiivis ja kuuma ydin, joka vähitellen jäähtyy.
Neutronitähti
Raskaan tähden luhistumisessa syntyvä erittäin tiheä jäännös, joka koostuu pääosin neutroneista.
Musta aukko
Erittäin tiheä massakeskittymä, jonka gravitaatio on niin voimakas, ettei valokaan pääse pois.

Mallintaminen ja kuvaajat

Fysikaalinen malli
Mittauksiin perustuva yksinkertaistus, joka kuvaa luonnon ilmiötä tai rakennetta.
Graafinen malli
Suureiden välinen riippuvuus esitetään koordinaatiston kuvaajana.
Matemaattinen malli
Suureiden välinen riippuvuus esitetään yhtälön avulla.
Kvantitatiivinen malli
Lukuarvoihin perustuva kuvaus, jonka avulla voidaan tehdä numeerisia ennusteita.
Lineaarinen malli
Tasaista muutosta kuvaava suora, jonka kulmakerroin pysyy vakiona.
Suoran sovite
Mittauspisteisiin asetettu suora, joka kuvaa aineiston yleistä riippuvuutta.
Kulmakerroin
Pystyakselin suureen muutos jaetaan vaaka-akselin suureen muutoksella.
Fysikaalinen kulmakerroin
Kuvaajan kaltevuus tulkitaan suureeksi yksiköineen ja ilmiöön liittyvine merkityksineen.
Interpolointi
Mallia käytetään arvon arvioimiseen mitattujen pisteiden väliltä.
Ekstrapolointi
Mallia jatketaan mittausalueen ulkopuolelle, jolloin ennuste on yleensä epävarmempi.

Tiheys ja liikeilmiöt

Tiheys
Kertoo, kuinka suuri massa aineella on tilavuusyksikköä kohti.$$\rho = \dfrac{m}{V}$$
Suoraan verrannollisuus
Toisen suureen kaksinkertaistuessa myös toinen kaksinkertaistuu, ja kuvaaja kulkee origon kautta.
Paikka
Kertoo kappaleen sijainnin valitussa koordinaatistossa tiettynä hetkenä.
Tasainen liike
Paikka muuttuu yhtä paljon yhtä pitkissä aikaväleissä.
Nopeus
Kertoo paikan muutoksen aikayksikössä ja liikkeen suunnan.
Keskinopeus
Koko siirtymä jaetaan siihen kuluneella ajalla.
Kiihtyvyys
Kertoo nopeuden muutoksen aikayksikössä.$$a = \dfrac{\Delta v}{\Delta t}$$
Vapaa pudotus
Liike, jossa ilmanvastus sivuutetaan ja kappaleeseen vaikuttaa vain painovoima.
Putoamiskiihtyvyys
Maan lähellä nopeus muuttuu noin $9{,}81\,\text{m/s}$ joka sekunti.$$g \approx 9{,}81\,\text{m/s}^2$$

Kokeellinen tutkimus

Tutkimuskysymys
Täsmällinen kysymys, johon tutkimuksella pyritään vastaamaan.
Koesuunnitelma
Etukäteen laadittu kuvaus mittauksista, välineistä ja tutkimuksen toteutuksesta.
Mittaussarja
Samasta ilmiöstä järjestelmällisesti kerätty joukko mittaustuloksia.
Toistettavuus
Hyvin kuvattu koe voidaan tehdä uudelleen ja saada samansuuntaisia tuloksia.
Mittausaineisto
Kokeessa kerätyt arvot, havainnot, kuvat tai videot, joita analysoidaan.
Tulosten analyysi
Aineistoa käsitellään laskuilla ja kuvaajilla riippuvuuksien löytämiseksi.
Johtopäätös
Tuloksista tehty perusteltu vastaus tutkimuskysymykseen.
Virhelähde
Tekijä, joka voi aiheuttaa mittaustulokseen poikkeamaa tai epävarmuutta.
Luotettavuus
Arvio siitä, kuinka hyvin menetelmä ja tulokset tukevat tehtyä päätelmää.
Tutkimusraportti
Kirjallinen kuvaus tutkimuskysymyksestä, menetelmästä, tuloksista, johtopäätöksistä ja arvioinnista.

Tiedonhankinta

Tiedonhankinta
Luotettavan tiedon etsimistä esimerkiksi tutkimuksista, oppikirjoista, tietokannoista ja asiantuntijalähteistä.
Tiedontuottaja
Tahon tausta ja tarkoitus vaikuttavat siihen, miten sen julkaisemaa tietoa kannattaa arvioida.
Lähdekritiikki
Lähteen luotettavuutta arvioidaan tekijän, perustelujen, ajantasaisuuden ja muiden lähteiden avulla.
Aineisto
Tutkittava teksti, kuva, taulukko, kuvaaja tai muu tietolähde, josta tehdään päätelmiä.
Objektiivisuus
Tavoite kuvata havaintoja riippumatta tutkijan henkilökohtaisista mielipiteistä.

FY2 · Fysiikka, ympäristö ja yhteiskunta

Energia ympäristössä ja yhteiskunnassa

Energialähde
Aine tai ilmiö, jota hyödynnetään käyttökelpoisen energian tuottamiseen.
Uusiutuva energialähde
Luonnonvara tai ilmiö, jota syntyy jatkuvasti lisää ihmisen käytön kannalta riittävän nopeasti.
Uusiutumaton energialähde
Luonnonvara, jota on rajallinen määrä eikä muodostu nopeasti lisää.
Hiilineutraali energialähde
Sen käyttö ei lisää ilmakehän kasvihuonekaasujen pitoisuutta pitkällä aikavälillä.
Säteilyenergia
Auringosta Maahan kulkeutuva energiamuoto, joka mahdollistaa suuren osan maapallon energiavirroista.
Infrapunasäteily
Näkyvää valoa pitkäaaltoisempaa sähkömagneettista säteilyä, jota lämmin maanpinta lähettää.
Absorptio
Säteily imeytyy aineeseen ja sen kuljettama energia siirtyy aineeseen.
Heijastuminen
Säteily muuttaa pinnalla suuntaansa eikä sen energia absorboidu pintaan.

Ilmastonmuutos

Kasvihuoneilmiö
Ilmakehän kaasut vähentävät Maan lähettämän lämpösäteilyn pääsyä suoraan avaruuteen.
Kasvihuonekaasu
Ilmakehän kaasu, joka absorboi Maan lähettämää infrapunasäteilyä.
Hiilidioksidi
Kasvihuonekaasu, jonka pitoisuutta fossiilisten polttoaineiden käyttö lisää.
Metaani
Voimakas kasvihuonekaasu, jota vapautuu esimerkiksi maataloudessa ja fossiilisten polttoaineiden tuotannossa.
Ilmastonmuutos
Maapallon ilmaston pitkäaikainen muutos, jonka nykyistä lämpenemistä ihmisen kasvihuonekaasupäästöt voimistavat.
Hiilinielu
Järjestelmä, joka sitoo ilmakehästä hiilidioksidia enemmän kuin vapauttaa sitä.
Takaisinkytkentä
Muutos käynnistää vaikutuksen, joka voi vahvistaa tai heikentää alkuperäistä muutosta.
Päästövähennys
Kasvihuonekaasujen vapautumista ilmakehään pienennetään esimerkiksi muuttamalla energiantuotantoa ja kulutusta.

Energia ja energialajit

Energia
Fysiikan keskeinen suure, joka säilyy kaikissa ilmiöissä mutta voi siirtyä ja muuntua.
Joule
SI-järjestelmän energian yksikkö.
Energialaji
Tapa kuvata, missä muodossa energia esiintyy tai varastoituu.
Liike-energia
Kappaleella on tätä liikkeensä vuoksi, ja määrä kasvaa massan tai nopeuden kasvaessa.
Potentiaalienergia
Vuorovaikutukseen liittyvä varastoitunut energiamuoto, jonka määrä riippuu kappaleiden asemasta.
Mekaaninen energia
Liike-energian ja potentiaalienergian muodostama kokonaisuus.
Kemiallinen energia
Atomien ja molekyylien vuorovaikutuksiin varastoitunut energiamuoto, jota vapautuu esimerkiksi palamisessa.
Ydinenergia
Atomiytimien vuorovaikutuksiin liittyvä energiamuoto, jota vapautuu ydinreaktioissa.
Sähköenergia
Sähköisiin vuorovaikutuksiin liittyvä energiamuoto, jota on helppo siirtää sähköverkossa.
Sisäenergia
Aineen rakenneosasten liikkeeseen ja vuorovaikutuksiin liittyvä energiamuoto.

Energian säilyminen

Energian säilymislaki
Energiaa ei synny eikä häviä, vaan sitä voi siirtyä tai muuntua muodosta toiseen.
Energian muuntuminen
Yhden energialajin määrä pienenee samalla kun jonkin toisen määrä kasvaa.
Energian siirtyminen
Energia kulkee kohteesta tai systeemistä toiseen muuttamatta säilymisen periaatetta.
Energiakaavio
Esitys, jolla havainnollistetaan energialajeja sekä niiden muuntumista ja säilymistä.
Lämpö
Energiaa, joka siirtyy lämpötilaeron vuoksi kuumemmasta kohteesta kylmempään.
Hukkaenergia
Energiaa, joka muuntuu laitteen varsinaisen käyttötarkoituksen kannalta hyödyttömään muotoon.
Hyötyenergia
Se osa laitteen ottamasta energiasta, joka saadaan haluttuun tarkoitukseen.

Teho ja energiankulutus

Teho
Kertoo, kuinka nopeasti energiaa siirtyy tai muuntuu.$$P = \dfrac{\Delta E}{\Delta t}$$
Watti
SI-järjestelmän tehon yksikkö, joka vastaa yhtä joulea sekunnissa.
Ottoteho
Kertoo, kuinka nopeasti laite ottaa energiaa energialähteestään.
Antoteho
Kertoo, kuinka nopeasti laite siirtää energiaa haluttuun käyttötarkoitukseen.
Energiankulutus
Tietyssä ajassa käytetty energiamäärä voidaan laskea tehon avulla.$$E = P\Delta t$$
Kilowattitunti
Energiamäärä, joka siirtyy yhden kilowatin teholla yhden tunnin aikana.
Arvokilpi
Laitteen merkintä, josta voidaan lukea esimerkiksi sen sähköverkosta ottama teho.
Sähkön hinta
Käytetyn sähköenergian kustannus saadaan kertomalla kilowattitunnit energian yksikköhinnalla.

Hyötysuhde ja lämpöarvo

Hyötysuhde
Kertoo, kuinka suuri osa otetusta energiasta saadaan hyödyksi.$$\eta = \dfrac{E_{\text{a}}}{E_{\text{o}}}$$
Tehohyötysuhde
Voidaan laskea anto- ja ottotehon suhteena.$$\eta = \dfrac{P_{\text{a}}}{P_{\text{o}}}$$
Ottoenergia
Kokonaisenergiamäärä, jonka laite ottaa toimintaansa varten.
Antoenergia
Laitteen varsinaiseen tarkoitukseen siirtämä tai muuntama energiamäärä.
Siirtohäviö
Energian siirrossa osa energiasta muuntuu hyödyntämättömään muotoon, yleensä lämmöksi.
Lämpöarvo
Kertoo täydellisessä palamisessa vapautuvan energian polttoaineen massayksikköä kohti.
Palamisenergia
Polttoaineesta vapautuva määrä voidaan laskea massan ja lämpöarvon avulla.$$E = Hm$$
Energiatehokkuus
Haluttu hyöty saavutetaan mahdollisimman pienellä energian kulutuksella ja vähäisillä häviöillä.

Energiantuotanto

Energiantuotanto
Luonnossa olevan energian muuntamista ihmisille käyttökelpoiseen muotoon, kuten sähköksi tai lämmöksi.
Voimalaitos
Tuotantolaitos, jossa energialähteen energiaa muunnetaan sähköksi, lämmöksi tai molemmiksi.
Generaattori
Laite, joka muuntaa pyörimisliikkeen energiaa sähköenergiaksi.
Turbiini
Virtaava vesi, ilma tai höyry saa tämän laitteen pyörimään ja käyttämään generaattoria.
Lämpövoimalaitos
Lämpöenergiaa käytetään höyryn tuottamiseen, joka pyörittää turbiinia ja generaattoria.
Lauhdutin
Jäähdyttää turbiinista tulevan höyryn takaisin vedeksi ja siirtää samalla lämpöä ympäristöön.
Yhteistuotanto
Samassa laitoksessa tuotetaan sekä sähköä että hyödynnettävää lämpöä, jolloin hyötysuhde paranee.
Kaukolämpö
Keskitetysti tuotettua lämpöenergiaa siirretään kuuman veden avulla rakennusten lämmitykseen.
Lauhdevoima
Sähköntuotantoa, jossa turbiinin jälkeen jäävää lämpöä ei yleensä hyödynnetä kaukolämpönä.

Energiantuotantotavat

Aurinkovoima
Auringon säteilyenergiaa muunnetaan esimerkiksi aurinkopaneelissa suoraan sähköenergiaksi.
Tuulivoima
Ilman liike-energia pyörittää turbiinia ja generaattoria, joka tuottaa sähköä.
Vesivoima
Veden potentiaali- ja liike-energiaa muunnetaan turbiinin ja generaattorin avulla sähköksi.
Bioenergia
Eloperäiseen aineeseen sitoutunutta kemiallista energiaa hyödynnetään esimerkiksi polttamalla.
Fossiiliset polttoaineet
Kivihiili, öljy ja maakaasu ovat uusiutumattomia polttoaineita, joiden käyttö lisää hiilidioksidipäästöjä.
Ydinvoima
Ydinreaktioissa vapautuvaa energiaa käytetään veden höyrystämiseen ja edelleen sähköntuotantoon.
Maalämpö
Maaperään tai kallioon varastoitunutta lämpöenergiaa siirretään rakennusten lämmitykseen.
Geoterminen energia
Maan sisäisestä lämmöstä peräisin olevaa energiaa hyödynnetään lämmön- tai sähköntuotannossa.

Ympäristövaikutukset

Elinkaari
Tuotantomuodon vaikutuksia tarkastellaan rakentamisesta ja käytöstä aina laitoksen poistamiseen asti.
Hiilidioksidipäästö
Energiantuotannon ilmastovaikutusta voidaan vertailla vapautuvan hiilidioksidin määrän avulla.
Maankäyttö
Eri tuotantotavat tarvitsevat erilaisia pinta-aloja voimaloille, polttoaineille ja siirtoyhteyksille.
Luonnonvarat
Energiantuotanto käyttää materiaaleja ja polttoaineita, joiden saatavuus ja uusiutuminen vaihtelevat.
Ekosysteemivaikutus
Energiantuotanto voi muuttaa eliöiden elinympäristöjä, vesistöjä ja luonnon monimuotoisuutta.
Terveysvaikutus
Tuotantotapojen päästöt, onnettomuusriskit ja muut tekijät voivat vaikuttaa ihmisten terveyteen.
Suuruusluokka
Tuotantotapoja voidaan vertailla esimerkiksi tehon, päästöjen, kustannusten tai pinta-alan mittakaavan avulla.

Joustava energiajärjestelmä

Energiajärjestelmä
Kokonaisuus, johon kuuluvat energian tuotanto, siirto, varastointi ja kulutus.
Hajautettu tuotanto
Energiaa tuotetaan useissa pienissä kohteissa lähellä kuluttajia suurten keskitettyjen laitosten lisäksi.
Älykäs sähköverkko
Digitaalinen verkko ohjaa tuotantoa ja kulutusta sekä välittää tietoa molempiin suuntiin.
Säätövoima
Sähköntuotantoa, jonka määrää voidaan muuttaa nopeasti tuotannon ja kulutuksen tasapainottamiseksi.
Energiavarasto
Energiaa muunnetaan säilytettävään muotoon ja vapautetaan myöhemmin tarpeen mukaan.
Lämpövarasto
Lämpöenergiaa säilytetään esimerkiksi vedessä, maaperässä tai rakennusten rakenteissa myöhempää käyttöä varten.
Vesipumppuvoimala
Ylimääräisellä sähköllä vettä pumpataan ylemmäs, jolloin energia varastoituu veden potentiaalienergiaksi.
Vauhtipyörä
Pyörivään kappaleeseen varastoidaan liike-energiaa, jota voidaan myöhemmin muuntaa takaisin sähköksi.
Mikroverkko
Paikallinen energiaverkko yhdistää lähellä sijaitsevia tuottajia, varastoja ja kuluttajia.

Kestävä energiatalous

Kestävä energiatalous
Energiantuotannossa ja kulutuksessa huomioidaan ekologiset, taloudelliset ja sosiaaliset vaikutukset.
Ekologinen kestävyys
Luonnonvaroja käytetään niin, että ympäristön uusiutumis- ja kantokyky eivät vaarannu.
Taloudellinen kestävyys
Energiaratkaisujen tulee olla kustannuksiltaan ja resurssien käytöltään pitkäjänteisesti toteuttamiskelpoisia.
Sosiaalinen kestävyys
Energiaratkaisuissa huomioidaan ihmisten hyvinvointi, turvallisuus ja oikeudenmukaiset mahdollisuudet saada energiaa.
Energian säästö
Turhaa kulutusta vähennetään muuttamalla toimintaa ja käyttämällä energiaa vain tarpeeseen.
Hukkalämpö
Muuten käyttämättä jäävä lämpö voidaan kerätä talteen ja hyödyntää toisessa kohteessa.
Energian varastointi
Tuotannon ja kulutuksen eriaikaisuutta tasataan säilyttämällä energiaa myöhempää käyttöä varten.
Kestävä kulutus
Energiaa käytetään tarpeisiin tehokkaasti ja ympäristövaikutuksia pyritään vähentämään.

FY3 · Energia ja lämpö

Lämpötila ja termodynaaminen systeemi

Lämpötila
Kuvaa aineen rakenneosasten lämpöliikkeen voimakkuutta.
Kelvinasteikko
Absoluuttinen lämpötila-asteikko, jonka nollakohta $0\,\text{K}$ on alin mahdollinen lämpötila.
Absoluuttinen nollapiste
Alin mahdollinen lämpötila on $0\,\text{K}$ eli $-273{,}15\,{}^{\circ}\text{C}$.
Lämpöliike
Aineen rakenneosasten jatkuvaa satunnaista liikettä ja värähtelyä.
Tilanmuuttuja
Systeemin tilaa kuvaava suure, kuten lämpötila, paine tai tilavuus.
Termodynaaminen systeemi
Tarkasteltavaksi rajattu aine tai alue, jonka energian muutoksia tutkitaan.
Avoin systeemi
Ympäristön kanssa voi vaihtua sekä ainetta että energiaa.
Suljettu systeemi
Ympäristön kanssa voi vaihtua energiaa mutta ei ainetta.
Eristetty systeemi
Ympäristön kanssa ei vaihdu ainetta eikä energiaa.
Lämpötasapaino
Kosketuksissa olevien systeemien lämpötilat ovat tasoittuneet samoiksi.

Lämpölaajeneminen ja lämmön siirtyminen

Lämpölaajeneminen
Useimpien aineiden mitat kasvavat lämmetessä ja pienenevät jäähtyessä.
Pituuden lämpölaajeneminen
Kappaleen pituuden muutos riippuu alkuperäisestä pituudesta, lämpötilan muutoksesta ja materiaalista.$$\Delta L = \alpha L_0 \Delta T$$
Tilavuuden lämpölaajeneminen
Kappaleen tilavuuden muutos riippuu alkuperäisestä tilavuudesta, lämpötilan muutoksesta ja materiaalista.$$\Delta V = \gamma V_0 \Delta T$$
Lämpö
Energiaa, joka siirtyy lämpötilaeron vuoksi kuumemmasta systeemistä kylmempään.
Johtuminen
Energia siirtyy aineen rakenneosasten vuorovaikutusten kautta ilman aineen kokonaisliikettä.
Konvektio
Energia siirtyy liikkuvan nesteen tai kaasun mukana; kulkeutuminen.
Lämpösäteily
Energia siirtyy sähkömagneettisena säteilynä eikä tarvitse väliainetta.
Lämmönjohde
Aine, jossa energia siirtyy johtumalla tehokkaasti.
Lämmöneriste
Aine, jossa energia siirtyy johtumalla hitaasti.
Energiatasapaino
Systeemin energiamäärä pysyy vakiona, kun siihen tulee ja siitä poistuu yhtä paljon energiaa.

Voima ja paine

Voima
Kuvaa kahden kappaleen välisen vuorovaikutuksen voimakkuutta.
Paino
Maan ja kappaleen gravitaatiovuorovaikutuksen voimakkuus.$$G = mg$$
Paine
Kertoo pintaa vastaan kohtisuoran voiman pinta-alayksikköä kohti.$$p = \dfrac{F}{A}$$
Pascal
Paineen SI-yksikkö, joka vastaa yhtä newtonia neliömetrille.
Ilmanpaine
Ilmakehän painosta ja kaasumolekyylien törmäyksistä aiheutuva paine.
Normaalipaine
Sovittu vertailupaine, jonka arvo on noin $101\,325\,\text{Pa}$.
Hydrostaattinen paine
Nesteen oman painon aiheuttama paine kasvaa syvyyden mukana.$$p_{\text{h}} = \rho g h$$
Kokonaispaine
Nesteessä vallitseva paine on pinnan paineen ja hydrostaattisen paineen summa.$$p = p_0 + \rho g h$$
Paine-ero
Kahden alueen erisuuruiset paineet voivat aiheuttaa kappaleeseen voiman.

Kaasun tila ja tilanmuutokset

Kaasun paine
Rakenneosasten törmäykset säiliön seinämiin aiheuttavat makroskooppisesti havaittavan paineen.
Ainemäärä
Kuvaa aineen rakenneosasten lukumäärää, ja sen yksikkö on mooli.
Mooli
Ainemäärä, jossa on noin $6{,}02 \cdot 10^{23}$ rakenneosasta.
Ideaalikaasu
Yksinkertaistettu kaasumalli, jossa hiukkasten oma tilavuus ja keskinäiset vuorovaikutukset sivuutetaan.
Ideaalikaasun tilanyhtälö
Yhdistää kaasun paineen, tilavuuden, ainemäärän ja lämpötilan.$$pV = nRT$$
Isokoorinen muutos
Tilavuus pysyy vakiona, joten paine on suoraan verrannollinen absoluuttiseen lämpötilaan.
Isobaarinen muutos
Paine pysyy vakiona, joten tilavuus on suoraan verrannollinen absoluuttiseen lämpötilaan.
Isoterminen muutos
Lämpötila pysyy vakiona, joten paine ja tilavuus ovat kääntäen verrannolliset.$$pV = \text{vakio}$$
Boylen laki
Vakiolämpötilassa kaasun paine kasvaa tilavuuden pienentyessä.$$p_1 V_1 = p_2 V_2$$
Yhdistetty kaasulaki
Suljetun kaasumäärän tiloja voidaan verrata yhtälöllä, jossa paineen ja tilavuuden tulo jaetaan lämpötilalla.$$\dfrac{p_1 V_1}{T_1} = \dfrac{p_2 V_2}{T_2}$$

Lämpeneminen ja jäähtyminen

Lämpökapasiteetti
Kertoo energiamäärän, joka tarvitaan kappaleen lämpötilan nostamiseen yhdellä asteella.
Ominaislämpökapasiteetti
Kertoo energiamäärän, joka tarvitaan yhden kilogramman lämpötilan nostamiseen yhdellä asteella.
Lämpömäärä
Lämpötilan muutoksessa siirtyvä energia voidaan laskea massan ja ominaislämpökapasiteetin avulla.$$Q = cm\Delta T$$
Veden ominaislämpökapasiteetti
Suuri arvo tarkoittaa, että veden lämpötilan muuttamiseen tarvitaan paljon energiaa.
Sekoituskoe
Eristetyssä systeemissä lämpenevien osien vastaanottama energia vastaa jäähtyvien osien luovuttamaa energiaa.
Lämmitysteho
Kertoo, kuinka nopeasti energiaa siirtyy lämmitettävään kohteeseen.$$P = \dfrac{Q}{\Delta t}$$
Jäähtyminen
Systeemin lämpötila laskee, kun siitä siirtyy energiaa ympäristöön.
Lämpeneminen
Systeemin lämpötila nousee, kun sen sisäenergia kasvaa ilman olomuodon muutosta.

Olomuodon muutokset

Kiinteä aine
Rakenneosat ovat sidottuja paikoilleen ja värähtelevät tasapainoasemiensa ympärillä.
Neste
Rakenneosat ovat lähekkäin mutta voivat liikkua toistensa suhteen.
Kaasu
Rakenneosat liikkuvat lähes vapaasti ja täyttävät käytettävissä olevan tilan.
Sulaminen
Kiinteä aine muuttuu nesteeksi ja vastaanottaa energiaa.
Jähmettyminen
Neste muuttuu kiinteäksi ja luovuttaa energiaa ympäristöön.
Höyrystyminen
Neste muuttuu kaasuksi ja vastaanottaa energiaa.
Tiivistyminen
Kaasu muuttuu nesteeksi ja luovuttaa energiaa ympäristöön.
Sublimoituminen
Kiinteä aine muuttuu suoraan kaasuksi ilman nestemäistä vaihetta.
Härmistyminen
Kaasu muuttuu suoraan kiinteäksi aineeksi ilman nestemäistä vaihetta.
Ominaissulamislämpö
Kertoo yhden kilogramman sulattamiseen tarvittavan energian sulamispisteessä.$$Q = sm$$
Ominaishöyrystymislämpö
Kertoo yhden kilogramman höyrystämiseen tarvittavan energian kiehumispisteessä.$$Q = rm$$

Faasikaavio ja kosteus

Faasikaavio
Esittää aineen olomuodon lämpötilan ja paineen funktiona.
Kolmoispiste
Lämpötila ja paine, joissa kiinteä, neste ja kaasu voivat esiintyä tasapainossa yhtä aikaa.
Kriittinen piste
Tämän lämpötilan yläpuolella kaasua ei voi nesteyttää pelkästään painetta kasvattamalla.
Kiehuminen
Höyrystymistä tapahtuu koko nesteessä, kun höyrynpaine saavuttaa ympäristön paineen.
Haihtuminen
Nesteen pinnalta tapahtuvaa höyrystymistä, jota voi tapahtua kaikissa lämpötiloissa.
Kylläinen höyry
Kaasussa on tietyssä lämpötilassa suurin mahdollinen määrä kyseisen aineen höyryä.
Suhteellinen kosteus
Kertoo vesihöyryn määrän suhteessa kyseisen lämpötilan suurimpaan mahdolliseen määrään.
Kastepiste
Lämpötila, johon ilma on jäähdytettävä, jotta vesihöyry alkaa tiivistyä.
Kiehumispiste
Lämpötila riippuu ympäristön paineesta ja nousee paineen kasvaessa.

Mekaaninen työ ja sisäenergia

Mekaaninen työ
Voiman avulla siirtyvä energia saadaan voiman ja voiman suuntaisen matkan tulona.$$W = Fs$$
Sisäenergia
Rakenneosasten liike- ja vuorovaikutusenergioiden muodostama systeemin energiamäärä.
Termodynamiikan ensimmäinen pääsääntö
Sisäenergia muuttuu lämmön siirtymisen ja systeemiin tehdyn työn vaikutuksesta.$$\Delta U = Q + W$$
Joulen koe
Mekaanisen työn muuttuminen sisäenergiaksi havaitaan veden lämpötilan nousuna.
Kaasun tekemä työ
Laajeneva kaasu tekee työtä ympäristöön, kun sen tilavuus kasvaa.
Tilavuustyö
Vakiopaineessa kaasun tekemän työn suuruus riippuu paineesta ja tilavuuden muutoksesta.$$W = p\Delta V$$
Adiabaattinen muutos
Systeemin ja ympäristön välillä ei siirry lämpöä, joten työ muuttaa sisäenergiaa.
Isoterminen prosessi
Lämpötila ja ideaalikaasun sisäenergia pysyvät vakioina prosessin aikana.
Energian säilyminen
Energia ei synny eikä häviä, vaan siirtyy ja muuntuu eri muotoihin.

Lämpövoimakoneet

Lämpövoimakone
Muuntaa osan kuumasta systeemistä saadusta energiasta mekaaniseksi työksi.
Kuumalähde
Korkeamman lämpötilan systeemi, josta kone vastaanottaa energiaa lämpönä.
Kylmälähde
Matalamman lämpötilan systeemi, johon kone luovuttaa osan vastaanottamastaan energiasta.
Hukkalämpö
Kylmempään ympäristöön siirtyvä energia, jota ei saada muutettua hyödylliseksi työksi.
Hyötysuhde
Kertoo, kuinka suuri osa vastaanotetusta energiasta saadaan hyödylliseksi työksi.
Kiertoprosessi
Systeemi käy läpi tilanmuutoksia ja palaa lopuksi alkuperäiseen tilaansa.
Jäähdytyskone
Työn avulla siirtää energiaa kylmemmästä tilasta lämpimämpään ympäristöön.
Lämpöpumppu
Siirtää ulkopuolisen työn avulla energiaa viileämmästä ympäristöstä lämmitettävään tilaan.
Kompressori
Puristaa jäähdytysainetta, jolloin sen paine ja yleensä myös lämpötila kasvavat.

Ilmasto ja lämpö

Säteilytasapaino
Maapallon lämpötila pysyy vakaana, kun vastaanotettu ja avaruuteen säteilevä teho ovat yhtä suuret.
Kasvihuoneilmiö
Ilmakehä absorboi osan Maan lämpösäteilystä ja nostaa maanpinnan keskilämpötilaa.
Kasvihuonekaasu
Ilmakehän kaasu, joka absorboi ja lähettää infrapunasäteilyä.
Hiilidioksidi
Pitkäikäinen kasvihuonekaasu, jonka pitoisuutta fossiilisten polttoaineiden käyttö lisää.
Albedo
Kertoo, kuinka suuri osa pintaan saapuvasta säteilystä heijastuu takaisin.
Jääpalaute
Jään väheneminen pienentää heijastavuutta ja lisää Auringon energian absorboitumista.
Merien lämpeneminen
Veden suuri ominaislämpökapasiteetti saa meret varastoimaan suuren määrän energiaa.
Merenpinnan nousu
Johtuu erityisesti mannerjään sulamisesta ja meriveden lämpölaajenemisesta.
Merijään sulaminen
Kelluvan jään sulaminen ei itsessään merkittävästi nosta merenpintaa.
Ilmastonmuutos
Maapallon pitkäaikainen lämpeneminen muuttaa energiatasapainoa, jäätiköitä, meriä ja muita ilmastojärjestelmän osia.

FY4 · Voima ja liike

Liikkeen suureet

Paikka
Kertoo kappaleen sijainnin valitussa koordinaatistossa tiettynä ajanhetkenä.
Matka
Kertoo kappaleen kulkeman reitin kokonaispituuden.
Siirtymä
Kertoo kappaleen paikan muutoksen ja suunnan.$$\Delta x = x_2 - x_1$$
Nopeus
Kertoo paikan muuttumisnopeuden ja liikkeen suunnan.
Vauhti
Kertoo liikkeen nopeuden suuruuden ilman tietoa suunnasta.
Keskinopeus
Koko siirtymä jaetaan siihen kuluneella ajalla.$$v_{\text{ka}} = \dfrac{\Delta x}{\Delta t}$$
Hetkellinen nopeus
Kertoo kappaleen nopeuden tietyllä ajanhetkellä.
Tasainen liike
Nopeus pysyy vakiona, joten paikka muuttuu yhtä paljon yhtä pitkissä aikaväleissä.

Liikkeen kuvaajat

Paikan kuvaaja
Esittää kappaleen paikan ajan funktiona.
Kuvaajan tangentti
Suora, joka koskettaa käyrää tarkasteltavassa pisteessä ja kertoo hetkellisen muutosnopeuden.
Tangentin kulmakerroin
Paikan kuvaajassa se antaa kappaleen hetkellisen nopeuden.
Nopeuden kuvaaja
Esittää kappaleen nopeuden ajan funktiona.
Kuvaajan pinta-ala
Nopeuden aika-kuvaajan ja aika-akselin välinen etumerkillinen pinta-ala antaa siirtymän.
Kiihtyvyyden kuvaaja
Esittää kappaleen kiihtyvyyden ajan funktiona.
Nopeuden muutos
Kiihtyvyyden aika-kuvaajan etumerkillinen pinta-ala antaa nopeuden muutoksen.
Graafinen derivointi
Kuvaajan kulmakertoimien avulla muodostetaan muuttumisnopeutta kuvaava uusi kuvaaja.

Kiihtyvä liike

Kiihtyvyys
Kertoo nopeuden muuttumisnopeuden.$$a = \dfrac{\Delta v}{\Delta t}$$
Keskikiihtyvyys
Nopeuden kokonaismuutos jaetaan siihen kuluneella ajalla.
Hetkellinen kiihtyvyys
Kertoo nopeuden muuttumisnopeuden tietyllä ajanhetkellä.
Tasainen kiihtyvyys
Kiihtyvyys pysyy vakiona, joten nopeus muuttuu tasaisesti.
Tasaisesti kiihtyvän liikkeen nopeus
Nopeus kasvaa tasaisesti ajan mukana.$$v = v_0 + at$$
Tasaisesti kiihtyvän liikkeen paikka
Paikka saadaan alkupaikan, alkunopeuden ja kiihtyvyyden avulla.$$x = x_0 + v_0 t + \tfrac{1}{2}at^2$$
Putoamiskiihtyvyys
Maan lähellä vapaasti putoavan kappaleen kiihtyvyyden suuruus.$$g \approx 9{,}81\,\text{m/s}^2$$
Vapaa pudotus
Liike, jossa kappaleeseen vaikuttaa vain paino ja ilmanvastus jätetään huomiotta.

Vuorovaikutus ja Newtonin lait

Vuorovaikutus
Kahden kappaleen välinen tapahtuma, jossa kappaleet voivat muuttaa toistensa liikettä tai muotoa.
Voima
Kuvaa vuorovaikutuksen voimakkuutta, ja sen yksikkö on newton.
Newtonin ensimmäinen laki
Kappale säilyttää liiketilansa, jos siihen vaikuttava kokonaisvoima on nolla; jatkavuuden laki.
Inertia
Kappaleen hitaus: ominaisuus vastustaa liiketilansa muuttumista.
Newtonin toinen laki
Kokonaisvoima aiheuttaa kappaleelle kiihtyvyyden; dynamiikan peruslaki.$$\Sigma\overline{F} = m\overline{a}$$
Kokonaisvoima
Kappaleeseen vaikuttavien voimien vektorisumma.
Newtonin kolmas laki
Vuorovaikutuksessa kappaleet kohdistavat toisiinsa yhtä suuret mutta vastakkaissuuntaiset voimat.
Voima ja vastavoima
Kaksi yhtä suurta vastakkaissuuntaista voimaa vaikuttavat eri kappaleisiin samassa vuorovaikutuksessa.

Voimat ja liikeyhtälö

Voimakuvio
Piirros, jossa esitetään kaikki tarkasteltavaan kappaleeseen vaikuttavat voimat nuolina.
Paino
Maan kappaleeseen kohdistama gravitaatiovoima.$$G = mg$$
Tukivoima
Pinnan kappaleeseen kohdistama voima, joka suuntautuu kohtisuoraan pintaa vastaan.
Jännitysvoima
Kireän langan tai narun kappaleeseen kohdistama voima suuntautuu langan suuntaisesti.
Liikeyhtälö
Newtonin toisen lain sovellus, jossa kappaleeseen vaikuttavien voimien summa yhdistetään kiihtyvyyteen.
Voimakomponentti
Voiman osa valitussa koordinaatiston suunnassa.
Komponenttimuoto
Liikeyhtälö kirjoitetaan erikseen esimerkiksi vaaka- ja pystysuunnassa.
Tasapainoehto
Etenemisliikkeen tasapainossa kappaleeseen vaikuttavien voimien vektorisumma on nolla.$$\Sigma\overline{F} = \overline{0}$$
Kalteva taso
Tilanne helpottuu valitsemalla koordinaatisto tason suuntaiseksi ja jakamalla voimat komponentteihin.

Kitka, vastusvoimat ja noste

Kitka
Kosketuksessa olevien pintojen välinen voima vastustaa niiden suhteellista liikettä tai liikkeelle lähtöä.
Lepokitka
Estää pintojen liukumisen toistensa suhteen ja mukautuu tarvittavaan suuruuteen enimmäisarvoonsa asti.
Liikekitka
Vastustaa toistensa suhteen liukuvien pintojen liikettä (liukukitka).$$F_{\mu} = \mu N$$
Kitkakerroin
Aineparista riippuva dimensioton luku, joka kuvaa pintojen välistä kitkaa.
Väliaineen vastus
Kaasu tai neste kohdistaa liikkuvaan kappaleeseen liikkeen suuntaa vastustavan voiman.
Ilmanvastus
Ilman kappaleeseen kohdistama vastusvoima kasvaa yleensä nopeuden kasvaessa.
Rajanopeus
Vakionopeus, joka saavutetaan, kun vastusvoima ja muut liikkeen suuntaiset voimat kumoavat toisensa.
Noste
Nesteen tai kaasun kappaleeseen kohdistama ylöspäin suuntautuva voima.

Työ ja mekaaninen energia

Mekaaninen työ
Voima siirtää energiaa kappaleeseen tai siitä pois siirtymän aikana.$$W = Fs\cos\alpha$$
Liike-energia
Liikkeeseen liittyvä energia riippuu massasta ja nopeudesta.$$E_{\text{k}} = \tfrac{1}{2}mv^2$$
Potentiaalienergia
Konservatiiviseen vuorovaikutukseen liittyvä energia riippuu kappaleiden asemasta.
Painon potentiaalienergia
Maan lähellä gravitaatioon liittyvä energia.$$E_{\text{p}} = mgh$$
Konservatiivinen voima
Voiman tekemä työ riippuu vain alku- ja loppuasemasta, ei kuljetusta reitistä.
Mekaaninen energia
Liike-energian ja potentiaalienergian summa.$$E_{\text{mek}} = E_{\text{k}} + E_{\text{p}}$$
Energian säilyminen
Eristetyssä systeemissä energian kokonaismäärä pysyy vakiona.
Mekaanisen energian säilyminen
Mekaaninen energia säilyy, kun vain konservatiiviset voimat tekevät työtä.
Energiaperiaate
Mekaanisen energian muutos on yhtä suuri kuin ei-konservatiivisten voimien tekemä työ.$$\Delta E_{\text{mek}} = W_{\text{muut}}$$
Työperiaate
Kappaleeseen vaikuttavan kokonaisvoiman tekemä työ on yhtä suuri kuin liike-energian muutos.$$W_{\text{kok}} = \Delta E_{\text{k}}$$

Liikemäärä, impulssi ja törmäykset

Liikemäärä
Kappaleen massan ja nopeuden tulo on vektorisuure.$$\overline{p} = m\overline{v}$$
Impulssi
Kuvaa voiman kokonaisvaikutusta tietyn ajan kuluessa; vakiovoimalla:$$\overline{I} = \overline{F}\Delta t$$
Impulssiperiaate
Kappaleen saama impulssi on yhtä suuri kuin sen liikemäärän muutos.$$\overline{I} = \Delta\overline{p}$$
Voima-aikakuvaaja
Kuvaajan ja aika-akselin välinen pinta-ala antaa kappaleen saaman impulssin.
Liikemäärän säilyminen
Eristetyn systeemin kokonaisliikemäärä pysyy vuorovaikutuksessa muuttumattomana.
Törmäys
Lyhytkestoinen vuorovaikutus, jossa kappaleiden nopeudet ja liikemäärät voivat muuttua nopeasti.
Kimmoisa törmäys
Kokonaisliikemäärän lisäksi myös kappaleiden yhteenlaskettu liike-energia säilyy.
Kimmoton törmäys
Kokonaisliikemäärä säilyy, mutta osa liike-energiasta muuttuu muihin energiamuotoihin.
Täysin kimmoton törmäys
Törmäyksen jälkeen kappaleet liikkuvat yhdessä samalla nopeudella.
Yksiulotteinen törmäys
Kappaleiden liike tapahtuu samalla suoralla, joten liikemäärän suunnat voidaan käsitellä etumerkeillä.

FY5 · Jaksollinen liike ja aallot

Momentti ja tasapaino

Statiikka
Mekaniikan osa-alue, jossa tutkitaan paikallaan pysyvien kappaleiden tasapainoa.
Tasapaino
Tila, jossa kappaleen etenemis- ja pyörimisliike eivät muutu.
Momentti
Suure, joka kuvaa voiman vääntövaikutusta.$$M = Fr$$
Vääntövaikutus
Voiman vaikutus, joka pyrkii kiertämään kappaletta.
Kiertoakseli
Suora, jonka ympäri kappale pyörii tai voisi pyöriä.
Voiman vaikutussuora
Suora, joka kulkee voiman vaikutuspisteen kautta voiman suuntaisesti.
Momenttivarsi
Kiertoakselin ja voiman vaikutussuoran välinen kohtisuora eli lyhin etäisyys.
Kokonaismomentti
Kappaleeseen vaikuttavien voimien momenttien summa valitun kiertoakselin suhteen.
Etenemisen tasapainoehto
Kappale ei kiihdy, kun siihen vaikuttavien voimien vektorisumma on nolla.$$\Sigma\overline{F} = \overline{0}$$
Pyörimisen tasapainoehto
Kappaleen pyörimisliike ei muutu, kun siihen vaikuttavien momenttien summa on nolla.$$\Sigma M = 0$$
Painopiste
Piste, johon kappaleen painon voidaan ajatella kokonaisuudessaan vaikuttavan.
Tukipinta
Kappaleen alustaa koskettavien kohtien rajaama alue, jonka yläpuolella painopisteen on oltava, jotta kappale ei kaadu.

Ympyräliike

Ympyräliike
Liike, jossa kappaleen rata on ympyränmuotoinen.
Tasainen ympyräliike
Liike ympyräradalla niin, että nopeuden suuruus pysyy vakiona mutta sen suunta muuttuu jatkuvasti.
Ratanopeus
Ympyrärataa pitkin liikkuvan kappaleen nopeuden suuruus.$$v = \dfrac{2\pi r}{T}$$
Normaalikiihtyvyys
Ympyrän keskipistettä kohti suuntautuva kiihtyvyys.$$a_{\text{n}} = \dfrac{v^2}{r}$$
Ympyräradan säde
Etäisyys radan keskipisteestä radalla liikkuvaan kappaleeseen.
Pyörähdys
Yksi kokonainen kierros ympyräradalla.
Ympyräliikkeen kokonaisvoima
Tasaisessa ympyräliikkeessä keskipistettä kohti suuntautuva voimien summa, joka aiheuttaa normaalikiihtyvyyden.$$\Sigma F = \dfrac{mv^2}{r}$$

Gravitaatio ja planetaarinen liike

Gravitaatiovuorovaikutus
Massallisten kappaleiden välinen aina vetävä vuorovaikutus.
Gravitaatiovoima
Voima, jolla kaksi massallista kappaletta vetävät toisiaan puoleensa.
Yleinen gravitaatiolaki
Gravitaatiovoima on verrannollinen kappaleiden massojen tuloon ja kääntäen verrannollinen etäisyyden neliöön.$$F = \gamma\dfrac{m_1 m_2}{r^2}$$
Gravitaatiovakio
Luonnonvakio, joka määrää gravitaatiovuorovaikutuksen voimakkuuden.$$\gamma \approx 6{,}67 \cdot 10^{-11}\,\text{N}\cdot\text{m}^2/\text{kg}^2$$
Gravitaatiokenttä
Massallisen kappaleen ympärillä oleva alue, jossa toiseen kappaleeseen vaikuttaa gravitaatiovoima.
Gravitaatiokentän voimakkuus
Kertoo kappaleeseen vaikuttavan gravitaatiovoiman massayksikköä kohti.$$g = \dfrac{F}{m}$$
Planetaarinen liike
Taivaankappaleen tai satelliitin liikettä, jota gravitaatiovuorovaikutus hallitsee.
Satelliitti
Kappale, joka kiertää gravitaation vaikutuksesta toista kappaletta.
Kiertorata
Reitti, jota satelliitti tai taivaankappale kulkee keskuskappaleensa ympäri.
Kiertoaika
Yhteen kokonaiseen kierrokseen keskuskappaleen ympäri kuluva aika.
Geostationaarinen rata
Päiväntasaajan yläpuolinen ympyrärata, jolla satelliitin kiertoaika on vuorokausi, joten se näyttää pysyvän paikallaan taivaalla.

Värähdysliike

Jaksollinen liike
Liike, jossa sama liiketila toistuu säännöllisin aikavälein.
Värähdysliike
Jaksollinen edestakainen liike tasapainoaseman ympärillä.
Heilahdusliike
Jaksollinen liike, jossa kappale liikkuu edestakaisin kaarevaa rataa pitkin.
Värähtelijä
Kappale tai systeemi, joka tekee värähdysliikettä.
Tasapainoasema
Asento tai paikka, jossa värähtelijään vaikuttava kokonaisvoima on nolla.
Poikkeama
Värähtelijän etäisyys tasapainoasemasta suunta huomioiden.
Amplitudi
Värähtelijän suurin poikkeama tasapainoasemasta.
Jaksonaika
Yhteen kokonaiseen värähdykseen kuluva aika.$$T = \dfrac{1}{f}$$
Taajuus
Kokonaisten värähdysten lukumäärä aikayksikössä.$$f = \dfrac{1}{T}$$
Vaimeneminen
Värähtelyn amplitudin pieneneminen, kun energiaa siirtyy ympäristöön esimerkiksi kitkan tai väliaineen vastuksen vuoksi.

Harmoninen värähtely

Jousivoima
Jousen muodonmuutoksesta syntyvä palauttava voima.
Hooken laki
Jousivoima on suoraan verrannollinen jousen venymään tai puristumaan.$$F = -kx$$
Jousivakio
Jousen jäykkyyttä kuvaava suure; mitä suurempi $k$, sitä jäykempi jousi.
Harmoninen voima
Palauttava voima, joka on suoraan verrannollinen poikkeamaan ja suuntautuu kohti tasapainoasemaa.
Harmoninen värähtely
Värähdysliike, jossa poikkeama vaihtelee ajan funktiona sinimuotoisesti.
Harmoninen värähtelijä
Värähtelijä, jonka jaksonaika ei riipu amplitudista, koska palauttava voima on suoraan verrannollinen poikkeamaan.
Jousivärähtelijä
Jousen ja siihen kiinnitetyn kappaleen muodostama värähtelevä systeemi.$$T = 2\pi\sqrt{\dfrac{m}{k}}$$
Heiluri
Ripustettu kappale, joka heilahtelee tasapainoasemansa molemmin puolin painonsa vaikutuksesta.
Matemaattinen heiluri
Massattoman langan varassa heilahteleva pistemäinen kappale; pienillä poikkeamakulmilla:$$T = 2\pi\sqrt{\dfrac{l}{g}}$$
Ominaistaajuus
Taajuus, jolla systeemi värähtelee vapaasti häiriön jälkeen.
Resonanssi
Amplitudin voimakas kasvu, kun ulkoisen herätteen taajuus vastaa systeemin ominaistaajuutta.
Jousen potentiaalienergia
Venytettyyn tai puristettuun jouseen varastoitunut energia.$$E_{\text{p}} = \tfrac{1}{2}kx^2$$

Aaltoliikkeen perusteet

Aaltoliike
Värähtelyn etenemistä paikasta toiseen niin, että energiaa siirtyy mutta aine ei siirry mukana.
Mekaaninen aaltoliike
Värähtelyn etenemistä aineellisessa väliaineessa rakenneosasta toiseen.
Aaltolähde
Värähtelijä, joka synnyttää ympäröivään väliaineeseen aaltoliikkeen.
Väliaine
Kaasu, neste tai kiinteä aine, jossa mekaaninen aaltoliike etenee rakenneosien vuorovaikutusten välityksellä.
Pulssi
Yksittäinen häiriö, joka etenee väliaineessa.
Poikittainen aaltoliike
Aaltoliike, jossa väliaine värähtelee kohtisuoraan aallon etenemissuuntaan nähden.
Pitkittäinen aaltoliike
Aaltoliike, jossa väliaine värähtelee aallon etenemissuunnan suuntaisesti.
Aallonpituus
Kahden vierekkäisen samassa värähdysvaiheessa olevan kohdan välinen etäisyys.
Aallon etenemisnopeus
Nopeus, jolla häiriö etenee väliaineessa; se riippuu väliaineen ominaisuuksista.
Aaltoliikkeen perusyhtälö
Aallon etenemisnopeuden, taajuuden ja aallonpituuden yhteys.$$v = \lambda f$$

Aaltoliikkeen ilmiöt

Heijastuminen
Aallon suunnan muuttuminen rajapinnassa niin, että aalto palaa alkuperäiseen väliaineeseen.
Diffraktio
Aallon taipuminen ja leviäminen esteen reunan tai kapean aukon kohdalla.
Interferenssi
Kahden tai useamman aallon yhteisvaikutus niiden kohdatessa.
Vahvistava interferenssi
Samassa vaiheessa kohtaavien aaltojen poikkeamat ovat samansuuntaiset, joten summa-aallon amplitudi kasvaa.
Heikentävä interferenssi
Vastakkaisissa vaiheissa kohtaavien aaltojen poikkeamat ovat vastakkaissuuntaiset, joten summa-aallon amplitudi pienenee.
Summa-aalto
Kahden tai useamman samassa paikassa kohtaavan aallon yhteisvaikutuksesta muodostuva aalto.
Spektri
Esitys siitä, mitä taajuuksia värähtely tai aaltoliike sisältää ja kuinka voimakkaita ne ovat.
Huojunta
Kahden taajuudeltaan lähekkäisen aallon interferenssistä syntyvä äänen voimakkuuden jaksollinen vaihtelu.

Seisovat aallot

Seisova aalto
Kahden vastakkaisiin suuntiin etenevän samanlaisen aallon interferenssistä syntyvä aaltokuvio, jossa solmut pysyvät paikallaan.
Solmu
Seisovan aallon kohta, jossa värähtelyn amplitudi on nolla.
Kupu
Seisovan aallon kohta, jossa värähtelyn amplitudi on suurimmillaan.
Perustaajuus
Värähtelevän systeemin pienin mahdollinen ominaistaajuus.
Ylätaajuus
Perustaajuutta suurempi systeemin sallima ominaistaajuus.
Ominaisaallonpituus
Aallonpituus, jolla systeemiin voi muodostua sen reunaehtoihin sopiva seisova aalto.
Puoliavoin putki
Putki, jonka toinen pää on suljettu ja toinen avoin; suljettuun päähän muodostuu solmu ja avoimeen kupu.
Avoin putki
Putki, jonka molemmat päät ovat avoimia, joten kumpaankin päähän muodostuu seisovan aallon kupu.

Ääni

Ääni
Mekaanista aaltoliikettä, joka etenee kaasussa, nesteessä tai kiinteässä aineessa mutta ei tyhjiössä.
Ääniaalto
Väliaineessa etenevä tihentymien ja harventumien muodostama pitkittäinen aaltoliike.
Äänen korkeus
Kuuloaistimus, joka määräytyy pääasiassa äänen taajuuden perusteella.
Äänen voimakkuus
Kuuloaistimus, johon vaikuttavat erityisesti äänen intensiteettitaso ja taajuus.
Äänenväri
Ominaisuus, jonka avulla erotetaan toisistaan samalla korkeudella soivat erilaiset äänilähteet.
Äänes
Äänen yksittäinen tietyntaajuinen värähtelykomponentti.
Dopplerin ilmiö
Havaitun taajuuden muuttuminen, kun äänilähde ja havaitsija liikkuvat toistensa suhteen.

Äänen intensiteetti ja kuuleminen

Äänen intensiteetti
Kertoo pinta-alayksikön läpi aikayksikössä siirtyvän äänienergian.$$I = \dfrac{P}{A}$$
Intensiteettitaso
Desibeleinä ilmoitettava logaritminen suure, joka vertaa äänen intensiteettiä kuulokynnykseen.$$L = 10\,\text{dB} \cdot \lg\dfrac{I}{I_0}$$
Kuulokynnys
Pienin äänen intensiteetti, jonka ihminen pystyy tietyllä taajuudella kuulemaan; $1\,\text{kHz}$:n taajuudella:$$I_0 \approx 10^{-12}\,\text{W/m}^2$$
Kuuloalue
Taajuusalue, jonka ihminen kykenee kuulemaan; noin $16\,\text{Hz}$–$20\,\text{kHz}$.
Melu
Ei-toivottua tai häiritsevää ääntä.
Infraääni
Ääntä, jonka taajuus on ihmisen kuuloalueen alarajaa pienempi.
Ultraääni
Ääntä, jonka taajuus on ihmisen kuuloalueen ylärajaa suurempi.

FY7 · Sähkömagnetismi ja valo

Magnetismi

Magneettikenttä
Alue, jossa magneettiseen aineeseen tai liikkuvaan varaukseen kohdistuu voima.
Magneettivuon tiheys
Magneettikentän voimakkuutta kuvaava suure $B$; yksikkö tesla.
Lorentzin voima
Magneettikentän liikkuvaan varaukseen kohdistama voima.$$F = qvB\sin\alpha$$
Virtajohtimen voima
Magneettikentässä olevaan virralliseen johtimeen kohdistuva voima.$$F = IlB\sin\alpha$$
Magneettivuo
Pinnan läpi kulkeva magneettikentän määrä, kun kenttä on kohtisuorassa pintaa vastaan.$$\Phi = BA$$
Solenoidi
Käämi, jonka sisällä syntyy tasainen magneettikenttä virran kulkiessa.

Induktio

Faradayn induktiolaki
Muuttuva magneettivuo synnyttää jännitteen.$$e = -N \cdot \dfrac{\Delta\Phi}{\Delta t}$$
Lenzin laki
Indusoitunut virta vastustaa sen syntyyn johtanutta muutosta.
Generaattori
Laite, joka muuttaa liike-energiaa sähköenergiaksi induktion avulla.
Muuntaja
Laite, joka muuttaa vaihtojännitteen suuruutta käämien kierroslukujen suhteessa.
Vaihtovirta
Virta, jonka suunta ja suuruus vaihtelevat jaksollisesti.
Tehollisarvo
Vaihtovirran arvo, joka vastaa lämpövaikutukseltaan yhtä suurta tasavirtaa.

Valo

Sähkömagneettinen aalto
Etenevä sähkö- ja magneettikentän värähtely, joka ei tarvitse väliainetta.
Valon nopeus
Sähkömagneettisen säteilyn nopeus tyhjiössä.$$c \approx 3{,}00 \cdot 10^{8}\,\text{m/s}$$
Taitekerroin
Valon nopeuden suhde tyhjiössä ja aineessa.$$n = \dfrac{c}{v}$$
Snellin laki
Taittumislaki: valon tulo- ja taitekulma riippuvat aineiden taitekertoimista.$$n_1\sin\alpha_1 = n_2\sin\alpha_2$$
Kokonaisheijastus
Ilmiö, jossa valo heijastuu kokonaan takaisin tiheämmästä aineesta rajakulman ylittyessä.
Hila
Optinen komponentti, jonka rakojen kautta valo taipuu ja hajoaa spektriksi.
Polarisaatio
Valon värähtelysuunnan rajoittuminen yhteen tasoon.
Linssin polttoväli
Etäisyys, jolla optiselta akselilta tuleva säteily kootaan pisteeseen.

FY8 · Aine, säteily ja kvantittuminen

Säteilyn kvantittuminen

Kvantti
Pienin määrä, jossa tietty fysikaalinen suure voi siirtyä vuorovaikutuksessa.
Kvantittuminen
Energia voi tietyissä ilmiöissä saada tai siirtyä vain määrättyinä erinä.
Fotoni
Sähkömagneettisen säteilykentän energiakvantti, jolla ei ole lepomassaa.
Planckin vakio
Kvanttifysiikan perusvakio, joka yhdistää fotonin energian säteilyn taajuuteen.
Fotonin energia
Kasvaa säteilyn taajuuden kasvaessa ja aallonpituuden pienentyessä.$$E = hf = \dfrac{hc}{\lambda}$$
Elektronivoltti
Energia, jonka alkeisvaraus saa yhden voltin jännitteessä.$$1\,\text{eV} \approx 1{,}60 \cdot 10^{-19}\,\text{J}$$
Musta kappale
Ideaalinen säteilijä, jonka lähettämän säteilyn spektri riippuu vain lämpötilasta.
Jatkuva spektri
Sisältää yhtenäisen aallonpituusalueen ilman erillisiä spektriviivoja.

Valosähköilmiö

Valosähköilmiö
Riittävän suuritaajuinen sähkömagneettinen säteily voi irrottaa elektroneja aineen pinnasta.
Irrotustyö
Pienin energia, joka tarvitaan elektronin irrottamiseen tietyn aineen pinnasta.
Rajataajuus
Pienin säteilyn taajuus, jolla elektroneja voi irrota tietystä aineesta.
Pysäytysjännite
Jännite, jolla nopeimmatkin pinnasta irronneet elektronit juuri pysähtyvät.
Maksimiliike-energia
Nopeimman irronneen elektronin energia saadaan energian säilymisestä.$$E_{\text{k,max}} = hf - W_0$$
Valosähköilmiön energiayhtälö
Fotonin energia kuluu irrotustyöhön ja elektronin liike-energiaksi.$$hf = W_0 + E_{\text{k,max}}$$
Säteilyn intensiteetti
Kertoo pinnalle saapuvan säteilyenergian määrän pinta-alaa ja aikaa kohti.

Aaltohiukkasdualismi

Aaltohiukkasdualismi
Säteilyllä ja ainehiukkasilla voi olla sekä aaltomaisia että hiukkasmaisia ominaisuuksia.
Fotonin liikemäärä
Massattomalla säteilykvantilla on liikemäärä.$$p = \dfrac{h}{\lambda} = \dfrac{E}{c}$$
Comptonin sironta
Fotonin törmäys elektroniin muuttaa fotonin energiaa ja aallonpituutta.
Kaksoisrakokoe
Yksittäiset hiukkaset muodostavat vähitellen aaltoliikkeelle ominaisen interferenssikuvion.
Aineaalto
Liikkuvaan ainehiukkaseen liittyvä aaltomainen ominaisuus.
de Broglie
Hiukkasen aallonpituus riippuu sen liikemäärästä.$$\lambda = \dfrac{h}{p}$$
Interferenssi
Aaltojen yhdistyminen vahvistaa tai heikentää havaittua vaikutusta eri kohdissa.
Elektronimikroskooppi
Elektronien lyhyt aallonpituus mahdollistaa näkyvää valoa tarkemman kuvantamisen.

Atomin energiatasot

Energiataso
Elektronilla voi atomissa olla vain tiettyjä sallittuja energioita.
Perustila
Atomin matalin mahdollinen energiatila.
Viritystila
Atomin tila, jossa elektronisysteemillä on enemmän energiaa kuin perustilassa.
Virittyminen
Atomi vastaanottaa energiaa ja siirtyy korkeammalle energiatasolle.
Emissio
Atomi luovuttaa energiaa fotonina siirtyessään alemmalle energiatasolle.
Absorptio
Atomi vastaanottaa sopivan energisen fotonin ja siirtyy korkeammalle energiatasolle.
Emissiospektri
Sisältää aallonpituudet, joita virittynyt aine lähettää energiatilojen purkautuessa.
Absorptiospektri
Sisältää puuttuvia aallonpituuksia, jotka aine on absorboinut jatkuvasta spektristä.
Viivaspektri
Koostuu erillisistä aallonpituuksista ja kertoo aineen kvantittuneista energiatiloista.
Energiatasokaavio
Kuvaa järjestelmän sallitut energiat sekä niiden väliset siirtymät.
Ionisaatioenergia
Pienin energia, jolla elektroni voidaan irrottaa atomista kokonaan.
Vetyatomin energia
Elektronin sallittu energia riippuu pääkvanttiluvusta.$$E_n = -\dfrac{13{,}6\,\text{eV}}{n^2}$$

Kvanttimekaaninen atomimalli

Kvanttitila
Järjestelmän sallittu tila, johon liittyy tiettyjä fysikaalisia ominaisuuksia ja energia.
Aaltofunktio
Matemaattinen kuvaus, jonka avulla voidaan määrittää hiukkasen havaitsemisen todennäköisyyksiä.
Todennäköisyysjakauma
Kuvaa, kuinka todennäköisesti hiukkanen havaitaan eri alueilla.
Orbitaali
Alue, jolla tiettyyn kvanttitilaan kuuluva elektroni havaitaan suurella todennäköisyydellä.
Kvanttiluku
Luku, jolla kuvataan elektronin kvanttitilan ominaisuuksia atomissa.
Elektronikuori
Ryhmä elektronitiloja, joilla on sama pääkvanttiluku.
Paulin kieltosääntö
Atomissa kahdella elektronilla ei voi olla kaikkia kvanttilukuja samoina.
Heisenbergin epätarkkuusperiaate
Hiukkasen paikkaa ja liikemäärää ei voida samanaikaisesti määrittää mielivaltaisen tarkasti.
Tunneloituminen
Hiukkanen voi kvanttimekaniikan mukaan löytyä esteen toiselta puolelta ilman klassisesti riittävää energiaa.
Seisova aalto
Aaltomuoto, joka pysyy paikallaan ja mahdollistaa vain tietyt elektronin kvanttitilat.

Kvantti-ilmiöiden sovellukset

Puolijohde
Aine, jonka sähkönjohtavuutta voidaan hallita esimerkiksi seostamalla tai lämpötilaa muuttamalla.
Seostaminen
Puolijohteeseen lisätään pieni määrä muita atomeja sen sähkönjohtavuuden muuttamiseksi.
Diodi
Puolijohdekomponentti, joka johtaa sähkövirtaa pääasiassa yhteen suuntaan.
Transistori
Puolijohdekomponentti, jolla voidaan ohjata tai vahvistaa sähkövirtaa.
Aurinkokenno
Puolijohdelaite, joka muuntaa sähkömagneettisen säteilyn energiaa sähköenergiaksi.
Luminesenssi
Valon syntymistä aineessa ilman aineen voimakasta kuumentamista.
Fluoresenssi
Absorboidun energian jälkeen valo syntyy nopeasti viritystilan purkautuessa.
Fosforenssi
Viritystila purkautuu hitaasti, joten aine voi lähettää valoa vielä virityksen päätyttyä.
Stimuloitu emissio
Fotoni saa virittyneen atomin emittoimaan toisen samanenergisen fotonin.
Laser
Tuottaa voimakkaasti suunnattua, lähes yksiväristä ja koherenttia sähkömagneettista säteilyä.
Koherentti valo
Aallot värähtelevät keskenään vakiossa vaihe-erossa.

Röntgensäteily

Röntgensäteily
Lyhytaaltoista ja suurienergistä ionisoivaa sähkömagneettista säteilyä.
Röntgenputki
Elektronit kiihdytetään suurella jännitteellä ja törmäytetään anodiin säteilyn tuottamiseksi.
Katodi
Röntgenputken elektrodi, josta elektroneja irrotetaan ja kiihdytetään kohti anodia.
Anodi
Röntgenputken kohde, johon suurella nopeudella liikkuvat elektronit törmäävät.
Jarrutussäteily
Syntyy elektronien hidastuessa atomiydinten sähkökentässä ja muodostaa jatkuvan röntgenspektrin.
Karakteristinen säteily
Syntyy atomien elektronitilojen siirtymistä ja muodostaa aineelle ominaisia spektriviivoja.
Röntgenspektri
Koostuu jatkuvasta jarrutussäteilystä ja sen päälle tulevista karakteristisista viivoista.
Lyhyin aallonpituus
Röntgenputken suurienergisin fotoni syntyy, kun elektronin energia muuttuu kokonaan fotoniksi.$$\lambda_{\text{min}} = \dfrac{hc}{eU}$$

Atomiydin

Nukleoni
Yhteisnimitys atomiytimen protoneille ja neutroneille.
Protoni
Positiivisesti varautunut nukleoni, jonka lukumäärä määrää alkuaineen.
Neutroni
Sähköisesti neutraali nukleoni, jonka lukumäärä voi vaihdella saman alkuaineen ytimissä.
Järjestysluku
Protonien lukumäärä atomiytimessä.
Massaluku
Protonien ja neutronien yhteenlaskettu lukumäärä ytimessä.
Isotooppi
Saman alkuaineen ydin, jossa neutronien määrä poikkeaa toisesta saman alkuaineen ytimestä.
Atomimassayksikkö
Atomien ja ydinten massojen yksikkö.$$1\,\text{u} \approx 1{,}66 \cdot 10^{-27}\,\text{kg}$$
Massavaje
Sidotun ytimen massa on pienempi kuin sen erillisten nukleonien massojen summa.
Sidosenergia
Energia, joka tarvitaan ytimen hajottamiseen erillisiksi nukleoneiksi.$$E = \Delta m c^2$$
Sidososuus
Sidosenergia jaettuna ytimen nukleonien lukumäärällä kuvaa ytimen pysyvyyttä.

Ydinreaktiot

Ydinreaktio
Atomiydin muuttuu toiseksi ytimeksi tai ytimiksi vuorovaikutuksessa toisen hiukkasen kanssa.
Reaktioenergia
Ydinreaktiossa vapautuva tai sitoutuva energia määräytyy alku- ja lopputilan massaerosta.$$Q = \Delta m c^2$$
Fissio
Raskas atomiydin hajoaa kahdeksi kevyemmäksi ytimeksi ja vapauttaa energiaa.
Ketjureaktio
Fissiossa vapautuneet neutronit aiheuttavat uusia fissioita.
Fuusio
Kevyet atomiytimet yhdistyvät raskaammaksi ytimeksi ja voivat vapauttaa energiaa.
Fuusioreaktio
Tähtien energia syntyy kevyiden ytimien yhdistyessä suuremmiksi ytimiksi.
Ydinvoimala
Fission vapauttamaa energiaa käytetään lämmön kautta sähköenergian tuottamiseen.
Kriittinen massa
Pienin fissioituvan aineen määrä, jolla itseään ylläpitävä ketjureaktio on mahdollinen.

Radioaktiivisuus

Radioaktiivisuus
Epästabiili atomiydin muuttuu itsestään toiseksi ytimeksi ja lähettää samalla säteilyä.
Emoydin
Radioaktiivisen hajoamisen alkuperäinen epästabiili ydin.
Tytärydin
Radioaktiivisessa hajoamisessa syntyvä uusi atomiydin.
Alfahajoaminen
Ydin lähettää kaksi protonia ja kaksi neutronia sisältävän heliumytimen.
$\beta^-$-hajoaminen
Ytimen neutroni muuttuu protoniksi ja samalla syntyy elektroni sekä antineutriino.
$\beta^+$-hajoaminen
Ytimen protoni muuttuu neutroniksi ja samalla syntyy positroni sekä neutriino.
Elektronisieppaus
Ydin sieppaa elektronin, jolloin protoni muuttuu neutroniksi ja samalla syntyy neutriino.
Gammahajoaminen
Viritystilassa oleva ydin siirtyy alemmalle energiatasolle lähettämällä suurienergisen fotonin.
Alfasäteily
Koostuu heliumytimistä ja ionisoi voimakkaasti mutta läpäisee ainetta heikosti.
Beetasäteily
Koostuu suurinopeuksisista elektroneista tai positroneista.
Gammasäteily
Suurienergistä sähkömagneettista säteilyä, jolla on suuri läpäisykyky.
Neutriino
Hyvin kevyt ja varaukseton hiukkanen, joka vuorovaikuttaa aineen kanssa erittäin heikosti.

Hajoamislaki

Aktiivisuus
Kertoo radioaktiivisten hajoamisten määrän sekunnissa.
Becquerel
Aktiivisuuden yksikkö, jossa yksi becquerel tarkoittaa yhtä hajoamista sekunnissa.
Hajoamisvakio
Kuvaa yksittäisen radioaktiivisen ytimen hajoamisen todennäköisyyttä aikayksikössä.
Puoliintumisaika
Aika, jossa radioaktiivisten ydinten lukumäärä ja näytteen aktiivisuus pienenevät puoleen.
Hajoamislaki
Hajoamattomien ydinten lukumäärä pienenee eksponentiaalisesti.$$N = N_0 e^{-\lambda t}$$
Aktiivisuuden pieneneminen
Näytteen aktiivisuus pienenee samalla eksponentiaalisella tavalla.$$A = A_0 e^{-\lambda t}$$
Hajoamissarja
Peräkkäisten radioaktiivisten hajoamisten ketju päättyy lopulta stabiiliin ytimeen.

Säteilyn vaimeneminen

Intensiteetti
Kuvaa säteilyn kuljettamaa tehoa pinta-alayksikköä kohti.
Säteilyn vaimeneminen
Gammasäteilyn intensiteetti pienenee aineessa eksponentiaalisesti.$$I = I_0 e^{-\mu x}$$
Vaimennuskerroin
Kuvaa, kuinka voimakkaasti tietty aine vaimentaa tietyn energistä säteilyä.
Puoliintumispaksuus
Ainekerroksen paksuus, joka pienentää säteilyn intensiteetin puoleen.
Etäisyyden neliön laki
Pistemäisen lähteen säteilyn intensiteetti on kääntäen verrannollinen etäisyyden neliöön.$$I \propto \dfrac{1}{r^2}$$
Valosähköabsorptio
Fotoni luovuttaa kaiken energiansa aineen elektronille ja häviää.
Comptoninsironta
Fotoni luovuttaa osan energiastaan elektronille ja jatkaa pienemmällä energialla.
Parinmuodostus
Riittävän energinen fotoni voi ytimen lähellä muuttua elektroniksi ja positroniksi.

Säteilyturvallisuus

Ionisoiva säteily
Säteily, jolla on riittävästi energiaa irrottamaan elektroneja atomeista tai molekyyleistä.
Absorboitunut annos
Kertoo aineeseen siirtyneen säteilyenergian massayksikköä kohti.
Gray
Absorboituneen annoksen yksikkö.$$1\,\text{Gy} = 1\,\text{J/kg}$$
Ekvivalenttiannos
Huomioi absorboituneen energian lisäksi säteilylajin biologisen vaikutuksen.
Sievert
Säteilyannoksen biologista haittaa kuvaavan annoksen yksikkö.
Taustasäteily
Ympäristössä jatkuvasti esiintyvää ionisoivaa säteilyä luonnollisista ja keinotekoisista lähteistä.
Radon
Maaperästä rakennuksiin kulkeutuva radioaktiivinen kaasu ja merkittävä säteilyannoksen lähde Suomessa.
Säteilysuojaus
Altistusta vähennetään lyhentämällä aikaa, kasvattamalla etäisyyttä ja käyttämällä sopivaa suojausta.
Säteilyvaurio
Ionisoiva säteily voi vaurioittaa soluja ja DNA:ta sekä lisätä syöpäriskiä.

Säteilyn hyötykäyttö

Röntgenkuvaus
Kehon eri kudokset vaimentavat röntgensäteilyä eri tavoin, jolloin muodostuu kuva sisäisistä rakenteista.
Tietokonetomografia
Useista röntgenkuvista muodostetaan tietokoneella kehon poikkileikkaus- tai kolmiulotteinen kuva.
Isotooppilääketiede
Radioaktiivisia merkkiaineita käytetään elimistön toiminnan tutkimiseen ja sairauksien hoitoon.
PET-kuvaus
Positronia lähettävän merkkiaineen avulla muodostetaan kuva elimistön aineenvaihdunnasta.
Sädehoito
Ionisoivaa säteilyä kohdistetaan kasvaimeen syöpäsolujen vaurioittamiseksi.
Radiohiiliajoitus
Orgaanisen näytteen ikää arvioidaan hiili-14-isotoopin jäljellä olevan määrän avulla.
Palovaroitin
Joissakin ilmaisimissa radioaktiivinen aine ionisoi ilmaa ja mahdollistaa savun havaitsemisen.

Standardimalli

Standardimalli
Teoria kuvaa materian perushiukkaset sekä vahvan, heikon ja sähkömagneettisen vuorovaikutuksen.
Alkeishiukkanen
Hiukkanen, jolla ei nykyisen tiedon mukaan ole sisäistä rakennetta.
Kvarkki
Materian perushiukkanen, josta esimerkiksi protonit ja neutronit rakentuvat.
Leptoni
Perushiukkasten ryhmä, johon kuuluvat esimerkiksi elektroni ja neutriinot.
Välittäjähiukkanen
Kvanttikentän hiukkanen, jonka avulla vuorovaikutusta voidaan kuvata.
Gluoni
Vahvan vuorovaikutuksen välittäjähiukkanen.
Välibosoni
W- ja Z-bosonit välittävät heikkoa vuorovaikutusta.
Higgsin bosoni
Higgsin kenttään liittyvä hiukkanen, jonka havainto tukee hiukkasten massojen selitysmallia.
Antihiukkanen
Hiukkasen vastinpari, jolla on sama massa mutta vastakkaisia ominaisuuksia, kuten sähkövaraus.
Annihilaatio
Hiukkanen ja antihiukkanen voivat kohdatessaan muuttua säteilyenergiaksi.
Vahva vuorovaikutus
Pitää kvarkit yhdessä hadroneissa ja sitoo protoneja sekä neutroneja atomiytimessä.
Heikko vuorovaikutus
Aiheuttaa esimerkiksi beetahajoamista ja muuttaa hiukkasten tyyppiä.

Maailmankaikkeus

Hiukkasfysiikka
Tutkii aineen pienimpiä tunnettuja rakenneosia ja niiden välisiä vuorovaikutuksia.
Kosmologia
Tutkii maailmankaikkeutta kokonaisuutena sekä sen rakennetta, kehitystä ja ainesisältöä.
Alkuräjähdys
Mallin mukaan maailmankaikkeus kehittyi erittäin kuumasta ja tiheästä alkutilasta.
Kosminen inflaatio
Varhaisen maailmankaikkeuden erittäin nopea laajenemisvaihe.
Nukleosynteesi
Varhaisessa maailmankaikkeudessa protonit ja neutronit muodostivat ensimmäisiä atomiytimiä.
Rekombinaatio
Elektronit sitoutuivat ytimiin neutraaleiksi atomeiksi, minkä jälkeen säteily pääsi etenemään vapaasti.
Pimeä aine
Tuntematon aineen muoto, jonka gravitaatiovaikutus havaitaan galaksien ja suurten rakenteiden liikkeissä.
Pimeä energia
Nimitys ilmiölle, jolla selitetään maailmankaikkeuden laajenemisen kiihtymistä.
Kosminen taustasäteily
Varhaisesta maailmankaikkeudesta peräisin oleva mikroaaltosäteily havaitaan kaikkialla avaruudessa.
Punasiirtymä
Kaukaisten galaksien spektri siirtyy pidemmille aallonpituuksille maailmankaikkeuden laajenemisen vuoksi.