色彩と科学

色覚にかかわる物理現象は波動光学で説明できる。色の混合は光（電磁波）の重ね合わせです。虹は電磁波の周波数による屈折角の違い（光の分散）によって色がわかれる。「光」についての学説はニュートンは光の直進性や反射の性質から粒子説をとなえ、同時代の物理学者ホイヘンスは波動説を提唱した。現在は「光は波動」という説になっている。１９世紀になるとマックスウエルにより電場/磁場の時間変化が光の速度で伝わる波の速度で伝わる電磁波の説が予言され立証された。

楽器の物理学

音楽で楽器から発せられる音波について関心があるのではないでしょうか。音源の振動が音波となって空間を伝わって行く振動・波動は空気の振動で伝わり、最終的に耳の鼓膜を振動させて知覚される。音の場合、媒質は空気です。空気は窒素分子や酸素分子などから成り立ち、約480m/s( 温度に依存する）平均分子速度で運動している。波動は同じパターンで出現する。この時のときの最少単位の長さを波長という。また平衡位置からの山や谷の高さを振幅という。

量子力学の科学

化学反応は、原子を構成する電子のやり取りによる相互作用で原子・分子とのミクロな系で生じる。このようなミクロな系を論じるのが量子力学です。これは２０世紀のはじめ、それまで物理学では説明できなかった黒体放射や光電効果のような現象が現れたことに物理学者ブランクが定式化した。アインスタインは光も運動量をもつ粒子と仮説し光量子で説明した。

お風呂の科学

お風呂の機能はからだを温めて体をきれいにすることです。前者は熱伝導の熱平衡で後者は洗浄によるエントロピーの低下に対応する。すなわち熱力学の法則に関わる課題です。温度とは、熱力学的には構成する原子・分子の運動エネルギーの平均をを示す状態量で熱量はエネルギーのひとつの形態です。お風呂で温まることは、熱エネルギーがお湯から人間の身体に移行することをいう。湯を沸かすときは対流による湯の温度分布の均一化が不可欠となる。

■生活のなかでの科学■

課題４．魚を焼くときに塩をふるのはなぜ

課題５．電子レンジはどうして食品を温めてるの

課題６．圧力釜はなぜ便利なの

光の加算混合

光の三原色（赤・緑・青）を重ね合わせると白となる。これを加算混合という

　　　

音の強さ

音が大きい（強い）とは鼓膜の振動数が大きいことをいう。これは鼓膜の振動の振幅が大きいことで、音波の振幅が大きいことである。

量子力学について

最近注目される量子コンピュータなど量子力学の応用でこれを研究するためにはシュレーディンガー方程式などの理解が必要である。現在は量子力学は極めて高い制度で再現することに成功している。化学反応生命科学反応までその原理的な説明に量子力学は欠かせないものとなっている。