Ugrás a tartalomhoz

Fizikai kislexikon

Patkós András (2007)

Typotex Elektronikus Kiadó Kft.

K

K

kadmium-elem

Lásd Weston-elem.

kálium-argon kormeghatározás

Bizonyos kőzetek kormeghatározási módszere, amely a radioaktív kálium-40 izotóp – mely körülbelül év felezési idővel bomlik – és az argon-40 arányán alapul. A módszerben feltételezik, hogy az összes argon-40 atom a káliumtartalmú ásványokban gyűlik össze, továbbá a benne lévő argon egyedül a kálium-40 bomlásából keletkezik. A mintában található argon-40 és kálium-40 tömegét megbecsülik, majd a minta korát az

egyenletből számítják ki, ahol a bomlási állandó, pedig a kőzet körülbelül 300℃-ra való lehűlésétől számított idő. Az ugyanis körülbelül ezen a hőmérsékleten épül be a kristályrácsba. A módszer jól használható különféle csillámpalák, földpát és néhány egyéb ásvány esetén.

kalkulus (differenciál- és integrálszámítás)

Matematikai módszerek sora, melyeket egymástól függetlenül Isaac Newton és Gottfried Leibniz (1646–1716) fejlesztett ki.

A differenciálszámítás valamely folytonos változású mennyiséget úgy kezel, mint aminek változása végtelenül nagy számú végtelenül (infinitezimálisan) kicsi változásokból áll össze. Például egy test pillanatnyi sebességét úgy foghatjuk fel, mint egy végtelenül kicsi -sel jelölt távolság és a megtételéhez szükséges végtelenül kicsi -vel jelölt idő hányadosát. A pillanatnyi sebesség így a -vel jelölt mennyiség, amelyet szerinti deriváltjának nevezünk. Ha ismert függvénye -nek, tetszőleges pillanatban megadható a differenciálás műveletének segítségével. A differenciálszámítás sok probléma megoldásában rendkívül hatékony, mint például az időben vagy térben (véletlenszerűen) változó folyamatok leírásában, függvények minimumának és maximumának megkeresésében, és egyéb hasonló problémák esetén.

Az integrálszámítás az ezzel ellentétes eljárás. Például, ha egy test sebességének változása ismert az idő függvényében, akkor a test infinitezimális idő alatti infinitezimális elmozdulását a összefüggés adja meg. A és időpontok között megtett távolság ekkor az integrálásnak elnevezett – infinitezimális mennyiségek összegzése – műveletével adható meg, jelölése

A módszert görbék alatti területek, testek térfogatának meghatározására és egyéb infinitezimális mennyiségek összegzésével kapcsolatos problémák megoldására használják.

kalória (cal)

Az a hőmennyiség, amely 1 gramm víz hőmérsékletét 1  C (vagy 1 K) fokkal megemeli. A kalória CGS-egység, helyette ma az energia SI-egységét, a joule-t használjuk. 1 kalória = 4,1868 joule.

kaloriméter

Különféle termikus jellemzőknek, például a fűtőértéknek, a hőkapacitásnak, a látens hőnek a mérésére használt eszközök gyűjtőneve.

Kaluza–Klein elmélet

Az egyesített elméletek egy típusa, amely az általános relativitáselmélet négynél több téridő dimenzióra való általánosítását követeli meg. Öt téridő dimenzióban az elmélet az általános relativitáselméletet és az elektromágneses kölcsönhatást írja le. Magasabb téridő dimenziókban a Kaluza-Klein elmélet az általános relativitáselmélet és általánosabb mértékelméletek együttes leírását adja. A Kaluza-Klein elmélet és a szuperszimmetria kombinációja a szupergravitáció, amely tizenegy téridő dimenziót követel meg. Ezekben az elméletekben az az elképzelés, hogy a magasabb dimenziók mintegy ’felcsavarodnak’, hogy kiterjedésük mikroszkopikusan kicsi legyen (a folyamat neve spontán kompaktifikáció). így makroszkopikus csak a négy téridő dimenzió marad. Az elméletet Theodor Kaluza-ról (1885–1954) és Oscar Klein-ről (1894–1977) nevezték el.

kamera

1. Álló vagy mozgóképek készítésére alkalmas eszköz. Ez egy fénybiztos doboz, amelynek elülső oldalán helyezkedik el az objektív, hátulsó oldalán pedig a fényképezőlemez vagy a film. A felvétel elkészítésekor kinyílik a zár, s a fényérzékeny lemezen létrejön a tárgy képe. Az expozíció hossza a megvilágítás erősségétől, a film érzékenységétől és a lencse apertúrájától függ. A legegyszerűbb fényképezőgépeken a zársebességet és az apertúrát (vagyis a blendenyílást) manuálisan kell beállítani, míg az automata kamerák ezeket a feladatokat a megvilágításmérő adatai alapján maguk elvégzik. A filmfelvevőkben a film a lencse előtt elhalad, s a gép másodpercenként bizonyos számú (általában 16, 18 vagy 24) felvételt készít. A blende automatikusan kinyílik, amikor a lencse mögött a film megáll minden egyes kocka expozíciójakor. 2. A televíziós rendszereknek az a része, amely az optikai képeket elektronikus jelekké alakítja. Egy lencserendszert tartalmaz, amely a felvenni kívánt képet a kamera tubusának fényérzékeny mozaikjára fókuszálja. Azokon a mozaikelemeken, amelyeket fény ér, a fény határása lokális kisülés jön létre. Ezt a mozaikot hátulról egy elektronsugár pásztázza. Az elektronáram erőssége aszerint változik, hogy éppen megvilágított vagy sötét tartomány fölött halad el. A pásztázó nyaláb által felfogott jel először a kamera előerősítőjébe kerül, azután a hanggal és a szinkronjellel együtt az adóba. A színes televíziózásban a kamera három független csövet tartalmaz, minden alapszín számára egyet.

KAM tétel (Kolmogorov–Arnold–Moser tétel)

Az égimechanika és a statisztikus mechanika dinamikai rendszereire vonatkozó fontos tétel. A KAM tétel (mely nevét A.N. Kolmogorov, V.I. Arnold orosz matematikusokról és J. Moser német matematikusról kapta) azt állítja, hogy a dinamikai rendszer fázisterében lévő pályáknak egy nem elhanyagolható része a fázistér egy speciális tartományában meghatározatlan ideig ott marad még akkor is, ha a rendszerben csak kis perturbációk vannak. Ez az eredmény egy lépés a bolygómozgás stabilitása megoldatlan problémájának tisztázása irányába. Szintén érdeklődésre tart számot a KAM tétel a statisztikus mechanika ergodicitásával összefüggésben, hiszen a pályák túlnyomó többsége a fázistér összes lehetséges pontjain keresztül haladó ergodikus mozgáshoz vezet. A rendszer szabadsági fokai számának növekedésével az ergodikus pályáknak a stabil pályák feletti dominanciája egyre kihangsúlyozottabbá válik lesz.

Kanada balzsam

A fénymikroszkópiához készülő minták felragasztásához használt sárgás színű gyanta. Az üveghez hasonló optikai tulajdonságokkal rendelkezik.

Kandó Kálmán

(1869–1931) Budapesten született, a Műegyetemen 1892-ben gépészmérnöki oklevelet szerzett. Az indukciós motorok méretezésére teljesen új számítási módszert dolgozott ki. A Ganz-gyárban 1895-ben az Elektrotechnikai Osztály vezetője, később igazgatóhelyettes lett. 1896-ban felismerte, hogy az indukciós motorok vasúti vontatásra alkalmassá tehetők. 1898-tól üzemelt a Genfi-tó mellett a vezetésével épült első háromfázisú kisvonat. Az olaszországi Valtellina vasút villamosítását a Ganz-gyár végezte Kandó irányításával. Ez Európa első villamosított vasúti fővonala és a világ első nagyfeszültségű váltakozó árammal villamosított vasútvonala volt. 1907-ben Olaszországba költözött, ahol közel 700 mozdony készült az ő tervei alapján. A Ganz–Danubius Gépgyár műszaki- majd vezérigazgatójaként megkezdte az 50 Hz-es egyfázisú vasút-villamosítás megvalósítását. Fejlesztései alapján kezdődött a Budapest-Hegyeshalom vasútvonal villamosítása.

kaon (K mezon)

Lásd mezon.

káosz

Egy olyan rendszerben fellépő kiszámíthatatlan, látszólag véletlenszerű viselkedés, melyet egyértelmű törvényeknek kéne irányítaniuk. Az ilyen rendszerek viselkedését nemlineáris, sokváltozós egyenletek írják le. Következésképpen az egyenletek nagyon érzékenyek a kezdeti feltételekre, így a kezdeti értékében fennálló nagyon kicsi különbség hatalmas változást eredményez a rendszer későbbi állapotában. Az elméletet eredetileg a meteorológia - a pillangó effektussal jellemzett - kiszámíthatatlanságának magyarázatára dolgozták ki. E példa szerint, az időjárást leíró dinamikai egyenletek annyira érzékenyek a kezdeti feltételekre, hogy akár egy pillangó szárnycsapása is a Föld egyik részén eldöntheti, hogy tornádó alakul-e ki a Föld egy másik részén. Később a káosz elmélet elterjedt a természettudományok más területein is: például a fizikában a turbulens áramlások, a bolygók dinamikája, az elektromos oszcilláció leírására, a kémiában pedig a gyulladási folyamatok és az oszcilláló reakciók magyarázatára alkalmazták. Lásd még attraktor.

kapacitás

Egy vezetőnek, vagy több vezető rendszerének elektromos töltés tároló képességét leíró tulajdonság. A kapacitást adja meg, ahol az egyik vezetőn tárolt töltés és a potenciálkülönbség a két vezető között ( vagy egy vezető és a Föld között). Mértékegysége a farad (jele F), jóllehet a mikrofarad gyakorlati célokra sokkal alkalmasabb.

Egy szigetelt gömb kapacitása , ahol a gömb sugara, a gömböt körbevevő közeg dielektromos állandója. A kapacitás leggyakrabban szigetelővel elhatárolt vezetők (vagy félvezetők) rendszerére vonatkozik (lásd kondenzátor).

kapu

1. Egy vagy több bemenettel, és egyetlen kimenettel rendelkező elektronikus áramkör. A kimenet a bemenet vagy bemenetek függvénye. Az átviteli kapuk esetében egy adott időintervallumban a kimeneten megjelenő hullámforma a kiválasztott bemeneten levő jel másolata. A kapcsoló kapuk a bemenő jelek egy adott kombinációja esetén állandó kimenő jelet szolgáltatnak. Az ilyen kapuk a digitális számítógépek alapvető alkotóelemei. Lásd logikai áramkörök. 2. A térvezérlésű tranzisztorban (FET) a csatornán folyó áramot szabályozó elektróda.

karát

1. Az arany minőségének (tisztaságának) mérőszáma. A tiszta arany 24 karátos. A 14 karátos arany 24 részből 14 rész aranyat tartalmaz, a többi általában réz. 2. A gyémánt és más drágakövek tömegének mérésére használt, 0,200 grammal megegyező tömegegység.

Kármán Tódor

(1881–1963) Budapesten született. Gépészmérnöki diplomát szerzett a budapesti Műegyetemen. Rövid ideig tartó egyetemi, illetve mérnöki tevékenység után Göttingenbe ment akadémiai ösztöndíjjal, ahol először a hidrodinamikai ismereteit bővítette. Ennek eredménye, hogy megalkotta az áramlásba helyezett testek mögött fellépő örvénysor elméletét. Ezt a jelenséget Kármán-féle örvénysornak (Karman vortex) nevezik. Göttingenben Bornnal együtt magyarázatot adtak a kristályok fajhőjének hőmérsékletfüggésére (1912). 1912-ben elfogadta az aacheni egyetem professzori meghívását. Az I. világháború alatt a Bécs melletti Aerodinamikai Laboratóriumban fejlesztette ki munkatársaival együtt a világ első katonai helikopterét. 1919-ben Németországba emigrált, ahol újra az aacheni egyetem professzoraként tanított. 1933-ban végleg az USA-ban telepedett le, ahol részt vett a rakétakutatásban. Fontos szerepe volt az első ballisztikus rakéta létrehozásában. őt tekintik a szuperszonikus repülés atyjának. Űrkutatással is foglalkozott. Aachenben halt meg. A Holdon és a Marson krátert neveztek el róla.

kaszkád cseppfolyósító

Alacsony kritikus hőmérsékletű gázok cseppfolyósítására szolgáló berendezés. Hogy az első gázt a kritikus hőmérséklete alá hűtsék, egy másik, már a kritikus hőmérséklete alatt levő gázt cseppfolyósítanak, majd csökkentett nyomáson elpárologtatnak. A gyakorlatban gyakran ilyen lépések egy sorozatát használják, melynek minden lépésében a következő gáz éri el a kritikus hőmérsékletét.

kaszkád eljárás

Minden olyan eljárás, amely több lépésben zajlik, többnyire amiatt, mert egy lépés nem elég hatékony a kívánt eredmény eléréséhez. Például a különböző urándúsítási eljárásokban a kívánt izotóp elkülönítése egy lépésben csak gyengén valósul meg. A jobb elkülönítés érdekében az eljárást egymás után többször el kell végezni, az egyik lépésben kapott dúsított hányadot kell további dúsításra a következő lépésben felhasználni. Kaszkád eljárásra egy másik példa a kaszkád cseppfolyósító működtetése.

katalizátor

Gépjárművek kipufógó rendszerében a légszennyezés csökkentésére használt eszköz. A benzinmotorokban keletkező három fő szennyezőanyag: el nem égett szénhidrogének, a szénhidrogének tökéletlen égése során keletkező szén-monoxid, és a levegőben levő nitrogénnek az oxigénnel magas motorhőmérsékleten végbemenő reakciója során létrejövő nitrogén-oxidok. A szénhidrogéneket és a szén-monoxidot magasabb égési hőmérséklettel és hígabb keverékkel korlátozni lehet. Az ennek következtében létrejövő oxigéntöbblet és a magasabb hőmérséklet ugyanakkor serkenti a nitrogén-oxidok képződését. A háromutas katalizátorok megoldják ezt a problémát: a szénhidrogének és a szén-monoxid oxidálására platina és palládium katalizátort használnak, a ródium katalizátor pedig a nitrogén-oxidokat nitrogénre redukálja. Ezek a háromutas katalizátorok megkövetelik, hogy a levegő-üzemanyag arány szigorúan sztöchiometrikus legyen. Néhány katalizátor csak az oxidációs folyamatokat segíti elő, a nitrogén-oxidokat nem módosítja. A háromutas katalizátorok a szénhidrogén- és szén-monoxid kibocsátást körülbelül 85%-kal, ugyanakkor a nitrogén-oxid kibocsátást 62%-kal képesek csökkenteni.

katasztrófa elmélet

A matematikusok egy csoportja által kifejlesztett elmélet, amely a folytonos mennyiségekkel foglalkozó kalkulussal ellentétben a nem-folytonosság (diszkontinuitás) hirtelen kialakulásával foglalkozik. A katasztrófa elmélet elsőként René Thom (1923–2002) francia matematikus topológiai munkáiban jelent meg, melyet a későbbiekben ő és Vlagyimir Igorjevics Arnold (1937–) orosz matematikus fejlesztett tovább. A katasztrófa elméletet alkalmazzák a fizikában, az optikában és a biológiai rendszereket is magukba foglaló komplex rendszerekben.

katetométer

Az okulárban szálkereszttel ellátott, egy beosztásos skála mentén mozogni képes távcső vagy mikroszkóp. A katetométert hosszúságok mechanikai kontaktus nélküli, pontos mérésére használják. A mikroszkópos változatot mérőmikroszkópnak is nevezik.

katód

Negatív elektróda. Elektrolízisben a kationok a katódhoz vonzódnak. Vákuumos elektromos berendezésekben a katód elektronokat bocsát ki, amelyek az anódhoz repülnek. Tehát a katódból áramlanak be az elektronok ezekbe a berendezésekbe. Ugyanakkor, elsődleges (nem újratölthető) illetve másodlagos (újratölthető) elemekben a katód az az elektróda, amely spontán negatívvá válik a kisülés közben, azaz innen lépnek ki az elektronok.

katódos védelem

Lásd helyettesítő védelem.

katódporlódás

Az a folyamat, melyben nehéz pozitív ionokkal történő bombázás következtében egy elektróda (többnyire a katód) atomjai leválnak. Bár a folyamat többnyire nemkívánatos, felhasználható egy légtelenített tartályban levő tárgy felületének tisztítására, vagy azon egyenletes fémbevonat előállítására.

katódsugár

Egy katódot és anódot tartalmazó vákuumcsőben a katódnál emittált elektronok nyalábja. Először kis nyomáson működő gázkisülési csövekben figyelték meg. Megfelelő körülmények között a katódnál másodlagos emisszióval keletkező elektronok a csőben az anód felé gyorsulnak. Olyan berendezésekben, mint a katódsugárcső az elektronok termikus emisszióval keletkeznek a forró katódból vákuumban.

katódsugárcső

Az az eszköz, amely a hagyományos televízió, a radar készülék és a katódsugár oszcilloszkóp ernyőjeként is szolgál. A katódsugárcső egy hevített katódot tartalmazó vákuumcsőből és kettő, vagy több gyűrű alakú anódból áll, amelyeken a katódsugarak áthaladhatnak úgy, hogy végül a cső megnagyobbított végébe csapódnak (lásd az ábrát). A csőnek ez a vége fluoreszkáló anyaggal van bevonva azért, hogy képernyőként működhessen. A katódsugár által eltalált tetszőleges pont világítani fog a képernyőn. A katód és az anód között egy rács segítségével lehet változtatni a nyaláb intenzitását, azaz a világítás fényességét a képernyőn. A katód, a rács és az anód együttesét elektronágyúnak nevezik. Az elektronágyúból kilépő nyalábot fókuszálják és eltérítik elektromos teret létrehozó lemezek vagy mágneses teret létrehozó tekercsek segítségével. Ez lehetővé teszi, hogy a sugarat egy kis fényponttá fókuszálják. A sugarat eltérítve egy világító vonalnak látszik, ahogy ez a pont végigszalad a cső végén.

A hagyományos (az angol cathod-ray tube kezdőbetűiből, CRT) televízió képcső egyfajta katódsugárcső, amelyben a sugár 625-ször pásztázza végig a képernyőt egy kép létrehozásához, és másodpercenként 25 új képet hoz létre. (Ezek a számok szokásos, hagyományos televíziókészülékekre érvényesek). Minden egyes kép azáltal rajzolódik ki, hogy a nyaláb intenzitása változik miközben végigfut az egyes sorokon.

katódsugár oszcilloszkóp

Katódsugárcsőre épülő berendezés, amellyel elektromos jeleket lehet ábrázolni. A vízszintes eltérítést általában egy belső órajel biztosítja, amelynek következtében a sugár meghatározott ütemben söpör végig a képernyőn. A vizsgálandó jelet erősítés után a függőleges eltérítő lemezekre táplálják. Ezáltal a sugár a jel amplitúdóját rajzolja ki az idő függvényében.

kausztika

(az optikában) Nagy apertúrájú konkáv tükrön visszaverődött párhuzamos fénysugarak által alkotott görbe vagy felület. A kausztika csúcsa a tükör fókuszában van. Ilyen görbét néha a csészében lévő folyadék felszínén is megfigyelhetünk annak következtében, hogy a fénysugarak a csésze ívelt faláról visszaverődnek. Hasonló görbét alkotnak a domborúlencsék felületéről visszaverődő fénysugarak is.

kefe (kefeérintkező)

Motorban vagy generátorban alkalmazott elektromos csatlakozó a mozgó kommutátorhoz. A szén különlegesen előállított formájából készül, és a mozgó résszel egy rugó tartja érintkezésben.

kefekisülés

A környező gázba behatoló, fénylő, elágazó szálak formájában zajló, egy vezetőből kiinduló fénylő kisülés. A koronakisülés egy formája, amely akkor következik be, ha a vezető felülete közelében az elektromos térerősség nagysága meghalad egy bizonyos értéket, de nem elég nagy egy szikra megjelenéséhez.

kelvin

Jele K. A termodinamikai hőmérséklet SI-egysége, mely a víz hármasponti termodinamikai hőmérsékletének az 1/273,16 része. A kelvin és a Celsius fok nagysága megegyezik, de a Celsius fokban kifejezett hőmérséklet 273,15-dal kevesebb mint a kelvinben kifejezett (azaz ). Az abszolút nulla hőmérséklet 0 K ( ). A korábbi kelvin fok ( K) elnevezés egy 1967-es nemzetközi egyezménnyel megszűnt. Az egység Lord Kelvinről kapta a nevét.

Kelvin, Lord

(William Thomson: 1824–1907) brit fizikus, Belfastban született, 1846-ban lett a természetfilozófia professzora a glasgow-i egyetemen. Fontos kísérleti és elméleti munkát végzett az elektromágnesség területén: megalkotta a tükrös galvanométert, hozzájárult a telegráfia kialakulásához. Úttörő jelentőségű az elméleti hozzájárulása az eletromosság és a mágnesség mezőként való leírásához. James Joule-lal a Joule–Thomson-effektust vizsgálta. Legfontosabb elméleti kutatásai a termodinamika területére esnek, ahol az energia megmaradásának fontosságát hangsúlyozta (lásd megmaradási törvény). ő vezette be az abszolút nulla hőmérséklet fogalmát és az arra alapuló Kelvin-féle hőmérsékleti skálát. 1896-ban lett Largs grófja.

Kelvin-effektus

Lásd Joule–Thomson-effektus.

kemény (radioaktív) sugárzás

Nagy áthatolóképességű ionizáló sugárzás; általában gamma-sugárzás vagy rövid hullámhosszú röntgen sugárzás. Vesd össze: lágy sugárzás.

kémiai cella

Lásd galvánelem.

kémiai potenciál

jele . Egy keverék adott komponensére vonatkoztatva , ahol a Gibbs-féle szabadenergia, pedig a komponens jelenlévő mennyisége. A kémiai potenciál tehát a szabad energia változása a komponens mennyiségének egységnyi változására vonatkoztatva, miközben a nyomás és a homérséklet, valamint a keverék többi komponense változatlan.

kenés (olajozás, zsírozás)

A súrlódás, kopás, túlmelegedés és rozsdásodás csökkentése végett az egymáshoz képest mozgó szilárd felületek összeérésének megakadályozásához használt anyag. A kőolajból származtatott, illetve a mesterségesen előállított folyékony szénhidrátok (olajok) jelentik a legszélesebb körben használt kenőanyagokat, mivel viszonylag olcsók, jó hűtőközegek, a viszkozitásnak megfelelő skáláját biztosítják, és hőtanilag stabilak. Az adalékanyagok közé tartoznak a polimerizált anyagok, melyek a kívánt viszkozitást biztosítják, ahogyan a hőmérséklet emelkedik, az üledék-képződést megakadályozó antioxidánsok, és a savakat semlegesítő valamint a fáradást csökkentő alkáli-föld-fenolátok.

Magas hőmérsékleten gyakran használnak szilárd kenőanyagokat, például grafitot vagy molibdén-diszulfidot. A nedvesség és a szennyeződés távoltartására, valamit függőleges felületekhez való tapadáshoz félig folyékony kenőanyagokat (zsírokat) használnak. Ezek a folyékony kenőanyagokból gélesítő anyagok, például fémszappanok hozzáadásával készülnek.

A modern technika lehetővé tette, hogy kenőanyagként gázokat is alkalmazzanak, többnyire lég-csapágyakban. A nagyon alacsony belső súrlódásuk következtében minimális e csapágyaknál az energiaveszteség, de szükséges egy olyan szerkezet, ami folyamatosan pumpálja a gázt a csapágyakba. Az elv ugyanaz, mint a légpárnás hajó esetében.

kép

Fizikai tárgyról lencse, tükör vagy más optikai eszköz által alkotott reprezentáció. Ha a fénysugarak aktuálisan áthaladnak a képen, akkor valódi képről beszélünk. Ha a valódi kép síkjába egy ernyőt helyezünk, akkor az rendszerint láthatóvá válik. Ha a fénysugarak valójában nem haladnak át a képpontokon, csak a megfigyelő számára tűnik fel úgy, mintha áthaladnának, akkor látszólagos képről beszélünk. Az ilyen pontba ernyőt helyezve a képet nem tudjuk megjeleníteni. A kép lehet egyenes és fordított állású, nagyított és kicsinyített.

képerősítő

Olyan eszköz, amely az eredetinél fényesebb optikai képet generál. A képerősítővel nagyon kis fényességű képeket lehet feljavítani anélkül, hogy a képre zaj (eredetileg rajta nem levő képelem) kerülne. A képerősítő elve hasonló a képfeldolgozóéhoz.

képfeldolgozó

Olyan elektronikai eszköz, amely láthatatlan sugárzás (általában gamma-sugárzás, röntgensugárzás, ultraibolya vagy infravörös sugárzás) által hordozott képet látható képpé alakít. A láthatatlan sugárzást rendszerint egy fotókatódra fókuszálják, mely a sugárzásnak kitett helyeken elektronokat bocsát ki. Ezeket az elektronokat felgyorsítják, elektronlencse-rendszer segítségével fókuszálják, majd a fluoreszcens anódképernyőre vetítik. A fluoreszcens képernyő látható képet alkot. Az eszközt fluoroszkópokban, infravörös távcsövekben, ultraibolya mikroszkópokban és más berendezésekben használják.

Kepler, Johannes

(1571–1630) Német csillagász, 1594-ben Grazban matematikatanári állást kapott, itt ismerte meg Kopernikusz munkáját. 1600-tól Tycho Brahenek dolgozott Prágában. Prágában dolgozta ki a bolygók mozgására vonatkozó Kepler törvényeket, amelyről nevét leginkább ismerik.

Kepler-törvények

A bolygómozgás Johannes Kepler által 1610-ben felállított három törvénye, amelyeket Tycho Brahe (1546–1601) méréseire alapozott. A törvények a következők: (1) a bolygók a Nap körül ellipszispályákon keringenek, amelynek egyik fókuszpontjában a Nap áll; (2) a területi sebesség állandó, azaz minden bolygó úgy kering a Nap körül, hogy a bolygót a Nappal összekötő képzeletbeli szakasz (a rádiuszvektor) egyenlő idők alatt egyenlő területeket súrol; (3) a bolygók sziderikus keringési idejének négyzetei úgy aránylanak egymáshoz, mint a fél nagytengelyek köbei.

képződéshő

Egy mólnyi standard állapotú vegyület alkotóelemeiből való keletkezése során felszabaduló vagy befektetett hőmennyiség.

kéregedzés

Szerszámokhoz és bizonyos mechanikus alkatrészekhez használt acél felszíni rétegének keményítése. A legelterjedtebb módszer során a fém felszíni rétegét szénhidrogénben történő melegítéssel cementálják, vagy a vörösen izzó fémet olvadt nátrium-cianidba mártják. A felszíni rétegbe nitrogén diffundálásával nitrideket létrehozó eljárást szintén alkalmazzák.

kereső

Egy kisméretű, kis felbontóképességű, de nagy látómezejű csillagászati távcső, amelyet egy nagy távcsőre rögzítenek azért, hogy a nagy távcsövet megfelelő irányba tudják beállítani egy adott égitest megfigyelése céljából.

kereső tekercs

Kis tekercs, amelyben áram indukálódhat mágneses tér észlelése és mérése céljából. Fluxusmérővel együtt használják.

késleltetett neutronok

A maghasadás során keletkező neutronok kis hányada, amelyek a hasadás után időkéséssel keletkeznek. Vesd össze prompt neutronok.

késleltető lemez

Kettősen törő anyagból, például kvarcból készült átlátszó lemez, amelynek vágásfelületei párhuzamosak az optikai tengelyével. Ha az optikai tengelyre merőlegesen fény esik a lemezre, akkor ez a fénysugár két részre esik szét, az ordinárius és az extraordinárius sugárra (lásd kettőstörés), amelyek különböző sebességgel haladnak át a lemezen. Ha a lemezt különböző vastagságúra hasítjuk, az áthaladó sugarak között nevezetes fáziskülönbségeket hozhatunk létre. A félhullámlemez radián fáziskülönbséget okoz, ami félhullámnyi útkülönbséggel ekvivalens. A negyedhullámlemez negyed hullámhossznyi eltérést generál.

késleltető művonal

Valamely elektronikus áramkör olyan része, amit a jel továbbításában egy meghatározott késleltetés végrehajtása végett tettek bele. Rövidebb késleltetésekhez egy koaxiális kábel, vagy tekercsekből és kondenzátorokból álló hálózat is használható, de hosszabb késleltetésekhez akusztikus késleltető művonalra van szükség. Ezek a jelet a piezoelektromos effektus segítségével hanghullámmá alakítják, ami elektronikus jellé történő visszaalakítása előtt egy szilárd vagy folyékony közegen halad keresztül.

kesztyűs doboz

Fém doboz, az oldalán lévő nyílásokba helyezett kesztyűkkel. Mérsékelten radioaktív anyagok kezelésére, valamint semleges, steril, száraz vagy pormentes légkör fenntartását igénylő laboratóriumi eljárásokhoz használják.

kettes számrendszer

Számrendszer, amely csak két különböző számjegyet használ: 0-át és 1-et. A tízes számrendszerben használt egyesek, tízesek, százasok stb. helyett a számjegyek a kettes számrendszerben egyeseket, ketteseket, négyeseket, nyolcasokat, stb. jelentenek. így az egy a kettes számrendszerben 0001, a kettő 0010, a négy 0100, és a nyolc 1000. Mivel az 1-et és 0-át meg lehet feleltetni egy áramkör ki- illetve bekapcsolt állapotának, a számítógépekben a kettes számrendszert széles körben használják.

kettőscsillagok

Közös tömegközéppont körül keringő két csillag. Optikai kettősökben a két csillag elegendően messze van egymástól ahhoz, hogy egy optikai távcsővel külön is láthatók legyenek. Asztrometriai kettősökben az egyik komponens túl halvány, ahhoz hogy látható legyen, jelenlétére a másik csillag pályájának perturbációjából lehet következtetni. Spektroszkópiai kettősök általában még távcsővel sem bonthatók fel csillagokra, viszont a relatív mozgásuk észlelhető a spektrumban. A kettős két szélén eltérő a Doppler-eltolódás, attól függően, hogy a komponens csillag közeledik, vagy távolodik a megfigyelőtől.

kettős prizma (biprizma)

Tompa szögű üvegprizma, amely úgy működik, mintha két hegyesszögű prizmát alapjával egymáshoz illesztenénk. A tárgyról kettős képet alkot; ezt az eszközt Fresnel használta először, interferenciakísérleteihez koherens kettős fénynyalábot állított elő kettős prizma segítségével.

kettőstörés

Bizonyos kristályoknak (például a mészpátnak) az a tulajdonsága, hogy a kristályba belépő fénysugarat kétféleképpen töri meg. Az ordinárius sugár a rendes törési törvény szerint viselkedik. Az extraordinárius sugár útját más törvények szabályozzák. Az ordinárius sugár az extraordinárius sugárhoz képest derékszögben polarizált. Az optikai tengely mentén az ordinárius és az extraordinárius sugár azonos sebességgel halad. Néhány kristálynak, például a mészpátnak, a kvarcnak éa a turmalinnak csak egy optikai tengelye van, ezek az egytengelyű (uniaxiális) kristályok. Mások, mint a csillám és a szelenit kéttengelyű (vagy biaxiális) kristályok. Lásd még polarizáció. (Angolban a double refraction mellett a birefringence és a birefringent crystals megjelölést is használják.)

kétutas egyenirányító

Lásd egyenirányító.

kibi-

Lásd bináris előtagok.

kicserélődési erő

1. Részecskék folytonos cseréjének eredményeként előálló erő, mely a gazdarészecskéket kötésben tartja. Példa rá az elektronok közötti kovalens kötés és az erős kölcsönhatás (lásd fundamentális kölcsönhatások), amelynek során mezonok cserélődnek a nukleonok között vagy gluonok a kvarkok között. 2. Lásd mágnesesség.

kifejtés

Függvények vagy mennyiségek felírása tagok összegeként, azaz sor alakjában. A sor lehet véges vagy végtelen. Lásd binomiális tétel; Taylor-sor.

kihullás (radioaktív kihullás)

Az atmoszférából leülepedő radioaktív részecskék, amelyek, vagy nukleáris robbantás, vagy nukleáris szerencsétlenség következtében keletkeztek. Lokális kihullásról beszélünk, ha ez a robbanás 250 km körzetében az azt követő néhány órán belül következik be. A troposzférikus kihullás kicsiny részecskéket tartalmaz, a Föld körül, nagyjáből a robbanás szélességén, körülbelül a robbanást követő egy hét során. A sztratoszférikus kihullás a Föld területén bárhol bekövetkezhet egy éven belül. A kihullásban a legveszélyesebb radioaktív izotópok a jód-131 és a stroncium-90 izotóp hasadási termékek. Mindkettő bekerülhet a legelő állatokba, ami így a tejen, a tejtermékeken és a húson keresztül átkerülhet a humán populációba. A jód-131 a pajzsmirigyben, a stroncium-90 pedig a csontokban halmozódik fel.

kilokalória (kcal)

1000 kalória. Ezt az elavult egységet ma már inkább csak az élelmiszerek energiatartalmának megjelölésére használják.

kimerült

Olyan anyag megnevezése, melyben az elemek bizonyos izotópjai kisebb mértékben vannak jelen, mint ahogy az a természetben előfordul. Tipikusan ilyenek az atomerőművekből, vagy az izotóp-szeparáló (urándúsító) üzemekből származó maradékok, melyek kevesebb hasadóanyagot tartalmaznak, mint a természetes uránium.

kinetika

A fizikai kémiának az az ága, amelyik a kémiai reakciók sebességi viszonyainak mérésével és tanulmányozásával foglalkozik. A kémiai kinetika fő célja, hogy különböző (hőmérsékleti és nyomás- stb.) feltételek mellett mérve a sebességi viszonyokat, meghatározza a kémiai reakciók mechanizmusát.

kinetikus egyenletek

A kinetikus gázelméletben alkalmazott egyenletek. Kinetikus egyenlet például a Boltzmann-egyenlet. A kinetikus egyenletek fontos alkalmazása a transzportegyütthatók (és inverzeik), például a vezetőképesség és a viszkozitás kiszámítása a nemegyensúlyi statisztikus mechanikában. Kölcsönhatásban lévő rendszerekre a kinetikus egyenleteknek általában nincs egzakt megoldása. Ha a rendszer egyensúlyhoz közeli állapotban van, közelítő megoldási technikát alkalmazunk, amelynek lényege, hogy az egyensúlyi helyzettől való eltérést perturbációnak tekintjük.

kinetikus gázelmélet

Nagyrészt Rumford grófja, James Joule és James Clerk Maxwell munkásságának köszönhető elmélet, mely az anyag fizikai tulajdonságait, az alkotórészeinek mozgását vizsgálva értelmezi. Például a gáz nyomása annak következménye, hogy a gázrészecskék folyton beleütköznek a tartály falába. Ha feltételezzük, hogy a molekulák térfogata elhanyagolható és az ütközéstől eltekintve egymásra elhanyagolható mértékben hatnak, tökéletesen rugalmasak és ütközésük pillanatszerű, akkor meg lehet mutatni, hogy számú tömegű molekulából álló mólnyi mennyiségű gáz nyomása a térfogatú tartály falaira: , ahol a molekulák sebességének a négyzetes átlaga. Ha a gáztörvényt 1 mól gázra alkalmazzuk – ahol a termodinamikai hőmérséklet, pedig a moláris gázállandó –, akkor következik, hogy . Tehát a gáz termodinamikai hőmérséklete arányos a gázmolekulák sebességének négyzetes átlagával. Mivel a molekulák translációs mozgásának átlagos kinetikus energiája , ezért a hőmérséklet: .

Bármely gáz mólnyi mennyiségében levő molekulák száma az Avogadro-állandóval egyenlő, ezért a fenti egyenletben . Az hányados állandó, amelynek neve Boltzmann-állandó ( ). Bármely mólnyi mennyiségű gáz molekuláinak átlagos kinetikus energiája tehát . Egyatomos gázokra ez a mennyiség az belső energiával arányos, azaz és figyelembevételével . Két- és többatomos gázokra a forgási és rezgési energiákat is figyelembe kell venni (lásd szabadsági fok).

A kinetikus gázelmélet szerint a folyadékokban az atomok és molekulák mozgása véletlenszerű, a hőmérséklet arányos ezeknek a részecskéknek az átlagos mozgási energiájával. A molekulák azonban már elég közel vannak egymáshoz ahhoz, hogy a köztük ható vonzóerőt is figyelembe kell venni. A folyadék felszínén lévő molekulára ható erők eredője olyan, hogy az a folyadékban igyekszik tartani a molekulát. Ezért csak a leggyorsabban mozgó molekulák képesek elhagyni a folyadékot; következésképp a visszamaradó molekulák átlagos mozgási energiája csökken. A felszíni párolgás ezért okoz hőmérsékletcsökkenést.

Kristályos anyagban az atomok, ionok és molekulák csak a kristályrács rácspontjai körüli rezgésre képesek; a vonzóerők oly nagyok, hogy a szabad mozgást nem teszik lehetővé.

kiolvasztás

Fémnek az ércből történő kinyerésének folyamata annak egy megfelelő kemencében redukálószer, például szén, és folyósítószer, például mészkő jelenlétében magas hőmérsékletre hevítésével. A vasércet oly módon olvasztják ki, hogy a fém megolvad, és mivel sűrűbb, mint az olvadt salak, az alá süllyed, így a kemencéből külön eltávolítható.

kiralitás

A természetben előforduló jobb- és balkezes szerkezeti formákat egymástól megkülönböztető. Lásd optikai aktivitás.

Kirchhoff, Gustav Robert

(1824–87) Német fizikus, 1850-ben lett professzor Breslauban (ma Wroclaw) és négy évvel később csatlakozott Robert Bunsenhez Heidelbergben. 1845-ben még diákként fogalmazta meg az áramkörökre vonatkozó Kirchoff törvényeket. Bunsennel együtt spektroszkópiával foglalkozott, módszerükkel felfedezték a céziumot (1861) és a rubidiumot (1861).

Kirchhoff-féle sugárzási törvény

A törvény, amely azt állítja, hogy egy test abszorpciós és emissziós képessége egyenlő ugyanazon a hőmérsékleten. A törvényt Gustav Kirchoff fogalmazta meg.

Kirchhoff-törvények

Elektromos áramkörökre vonatkozó két törvény, amelyet először Gustav Kirchoff írt fel. (a) Az első törvény, a "csomóponttörvény", szerint egy áramkörben az egy csomóponthoz csatlakozó vezetékekben folyó áramok algebrai összege nulla. (b) A második törvény, a "huroktörvény", szerint bármely zárt körben az elektromotoros erők algebrai összege megegyezik az adott áramkör különböző részeiben mért áramok és a részek ellenállásainak szorzatának összegével.

kisbolygók

(aszteroidák) A Mars és a Jupiter pályái között a Naptól 1,7 és 4,0 csillagászati egység közötti távolságra lévő zónában (kisbolygó övezetben) a Nap körül keringő számos kis égitest. A testek mérete a legnagyobb (933 km átmérőjű) Cerestől egészen az 1 km-nél kisebb átmérőjű objektumokig változhat. A becslések szerint körülbelül 10 darab 250 km-t meghaladó átmérőjű és körülbelül 120 darab 130 km-nél nagyobb átmérőjű kisbolygó van.

kisfrekvencia (LF)

A 30 és 300 kilohertz közötti rádiófrekvencia-tartomány. Ehhez a frekvenciatartományhoz 1–10 kilométer tartományba eső hullámhossz tartozik.

kisülés

1. Egy szekunder elemben tárolt kémiai energia elektromos energiává történő átalakulása. 2. Kondenzátoron levő elektromos töltésnek egy külső áramkörön keresztül történő eltávozása. 3. Töltéshordozók útja egy kisülési csőben kis nyomású gázon keresztül. Az anód és a katód közé kapcsolt feszültség elektromos mezőt hoz létre, amely a szabad elektronokat és ionokat a megfelelő elektróda irányába gyorsítja. Az elektronok és a gáz molekulái közöti ütközések még több iont hoznak létre. Az ütközések gerjesztett ionokat és molekulákat is eredményeznek (lásd gerjesztés), amelyek a cső bizonyos részeiben fénykibocsátással lebomlanak.

kiterjesztett ASCII-kódok

A 128 és 255 közötti értéktartományba eső ASCII-karakterkódok. Ezek a karakterek speciális szimbólumok, grafikai karakterek és ékezetes karakterek. A kibővített ACII-kódtáblázat karakterkiosztása nem szabványosított. Függ a számítógéptől és a használt betűtípustól (font) is.

kiürített rétegű félvezető (junction) detektor (szilárdtest detektor)

Az ionizáló sugárzás érzékeny detektora, amelyben a kimenő áramimpulzus arányos lesz azzal az energiamennyiséggel, amely a záróirányban előfeszített kiürített félvezető átmeneti rétegben illetve annak közelébe érkezik. Az első ilyen típusú detektorok úgy készültek, hogy vékony aranyréteget párologtattak egy vékony n-típusú germánium lapocskára. Az újabb arany-szilícium alapanyagú detektorok, melyek már szobahőmérsékleten is képesek működni, teljesen kiszorították a germánium-típusokat, melyeknek a folyékony nitrogén hőmésékletén kell működniük ahhoz, hogy a zajt elnyomják. Az arany-szilícium átmenet záróirányú előfeszítésekor az átmeneti tartományban egy kiürített réteg jön létre a szilíciumban, melyben nincsenek elektromos töltéshordozók (elektronok és lyukak). Az ebbe a kiürített rétegbe beérkező radioaktív sugárzás elektron-lyuk párokat hoz létre, melyek mindegyikét össze kell gyűjteni ahhoz, hogy a kimenő jel arányos legyen a detektált részecskék energiájával.

A kiürített rétegű félvezető (junction) detektorokat a gyógyászatben és a biológiában továbbá az űrkutatásban használják.

kiválasztási szabályok

Azok a szabályok, amelyek megszabják, hogy a rendszer kölönféle energiaszintjei között milyen átmenetek lehetségesek. A rendszer lehet egy elemi részecske, egy atommag, egy atom, egy molekula vagy egy kristály – minden olyan rendszer, amit a kvantummechanika ír le. Két tetszőleges energiaszint között nem feltétlenül jöhet létre átmenet. A csoportelmélet, ami a rendszer szimmetriáját jellemzi, határozza meg, mely átmenetek lehetségesek – ezeket megengedett átmeneteknek nevezzük – és melyek nem – ezek a tiltott átmenetek. A kiválasztási szabályok rendkívül hasznosak a kavantummechanikai rendszerek színképének elemzésében.

kizárási elv

Lásd Pauli-féle kizárási elv.

klasszikus fizika

Körülbelül az 19. század végéig, a kvantumelmélet (1900) és a speciális relativitáselmélet (1905) megjelenéséig uralkodó elmélet, amely nagyrészt a newtoni mechanikára és James Clerk Maxwell elektromágneses elméletére támaszkodott. Nagy léptékű jelenségekre továbbra is jól alkalmazható.

klasszikus térelmélet

Olyan elmélet, amely a tereket nem a kvantummechanikában, hanem a klassszikus fizikában használt kifejezéseken, mennyiségeken keresztül írja le. A klasszikus térelméleti példák közé tartozik a klasszikus elektrodinamika melyet a Maxwell-egyenletek írnak le, és a gravitáció klasszikus elméletét leíró általános relativitáselmélet. Egy klasszikus térelmélet a hozzá kapcsolódó kvantumtérelmélet határeseteként kapható meg. A klasszikus térelmélet makroszkopikus skálán való alkalmazhatóságának feltétele, hogy a kölcsönhatások hosszú hatótávolságúak legyenek, ahogy ez fenn is áll az elektrodinamika, illetve a gravitáció elmélete esetén, nem úgy mint a magerőknél, melyek rövid hatótávolságúak. Matematikai célszerűség miatt szintén a klasszikus térelméletet használják az olyan folytonos közegek fizikájának leírására is, mint például a folyadékok.

klaszter

Lásd galaxishalmaz, csillaghalmaz.

Klein–Gordon egyenlet

A relativisztikus kvantummechanika zérus spinű részecskékre vonatkozó egyenlete. A Klein-Gordon egyenlet alakja

ahol , a Laplace operátor (lásd Laplace egyenlet), a részecske tömege, a fénysebesség, a Dirac konstans (lásd Planck állandó), pedig a részecske hullámfüggvénye. Az egyenletet egymástól függetlenül többen fedezték fel, többek között Oskar Klein (1894–1977) és Walter Gordon (1893–1940) 1926-ban. Magyar vonatkozás, hogy a felfedezők között volt Kudar János. A Klein-Gordon egyenlet nem életképes a relativisztikus kvantummechanika egyetlen részecskére vonatozó egyenleteként, de le tud írni olyan zérus spinű részecskéket mint a mezonok, és megjósolja ezen részecskék antirészecskéinek létezését is. Lásd még Dirac egyenlet.

klónozhatatlanság tétele

Egy eredmény, mely azt állítja, hogy a kvantuminformációkat lehetetlen tökéletesen másolni. Ez azért van így, mert a Heisenberg-féle határozatlansági reláció szerint egy kvantumállapotról nem lehet teljes információnk és mert a mérés megváltoztatja a kvantumállapotot. A tételt William Wooters és Wojciech Zurek bizonyította 1982-ben.

koax kábel

Olyan kábel, amely a közepén egy szigetelővel körbevett vezető szálból, és a szigetelőt körbevevő, földelt vezető burkolatból áll. A centrális vezető és a külső vezető tengelye közös, koaxálisak. Nagyfrekvenciás jelek továbbítására használják, mivel Terük nem nyúlik túl a külső burkolaton, és a külső mezők sem tudják zavarni.

koercitív erő

Az a mágnesezési erő, amely ahhoz szükséges, hogy a mágneses anyagokban az indukcióvektort ( ) (másképpen fluxus-sűrűséget) nullára csökkentse. Lásd hiszterézis.

koherenciahossz

Egy hosszméret, amelyen belül a szupravezetők elektronjai Cooper-párokat alkothatnak. A fogalmat Brian Pippard (1920–) vezette be 1953-ban.

koherens sugárzás

Olyan (elektromágneses) sugárzás, amelyben két vagy több hullám relatív fázisa állandó, azaz a hullámhegyek és hullámvölgyek állandósultan hasonlóan helyezkednek el.

koherens szórás

Olyan szórás, amelyben a bejövő és a kifutó hullám fázisa között jól meghatározott kapcsolat áll fenn. Azt a szórást, amelyben nincs ilyen jól meghatározott kapcsolat, inkohorens szórásnak nevezik.

koincidencia-áramkör

Elektronikus logikai berendezés, amely csak akkor ad kimenő jelet, ha két bemenetére egyszerre, vagy egy meghatározott időn belül kap jelet. A koincidencia számláló az ilyen eszközzel egybeépített elektronikus számláló.

koleszterikus folyadékkristály

Lásd folyadékkristály.

kollektív gerjesztés

Egy sokrészecskés rendszer kvantált módusa; akkor áll elő, ha a részecskék közötti kölcsönhatás a rendszer egészét együttes mozgásra indítja. A szilárd testek plazmonjai és fononjai is kollektív gerjesztések. A kollektív gerjesztésekre a Bose–Einstein-féle statisztika érvényes ( kvantumstatisztika.)

kollektív modell

Lásd egyesített modell.

kollektív oszcilláció

Az oszcilláció egy módusza sok testből álló rendszerekben, ahol a rendszer együttes (kollektív) mozgása a részecskék közti kölcsönhatások eredményeképpen alakul ki. A kollektív oszcillációra példa a plazmaoszcilláció. A kollektív oszcillációt fogalmát mind a klasszikus fizika, mind a kvantummechanika ismeri. A sok testből álló rendszerek kvantumelméletében a kollektív oszcillációkat kollektív gerjesztéseknek nevezik.

kollektor

Lásd tranzisztor.

kollimátor

1. Párhuzamos nyalábot előállító optikai eszköz. Szokásos elrendezésében egy domború akromatikus lencsét tartalmaz, amelyet egy tubus egyik végéhez illesztenek. A tubus másik végét állítható réssel látják el. A rés a lencse fókuszpontjába kerül. A résen belépő fénysugarak a lencsét már párhuzamos nyaláb formájában hagyják el. A részecskenyalábok vagy a fénytől különböző elektromágneses sugárnyalábok párhuzamosítására használt kollimátorok rés- vagy rekeszrendszerrel működnek. 2. Kisméretű, a nagy távcsövekre épített távcső, mely segít a megfelelő irányba beállítani a nagy csillagászati távcsöveket.

kolloidok

A kolloidokat Thomas Graham eredetileg úgy határozta meg – 1861 -ben – mint olyan anyagokat, amelyek membránon nem diffundálnak át; közéjük tartozik például a keményítő és a zselatin. A krisztalloidoktól (vagyis a szervetlen sóktól ) igyekezett megkülönböztetni őket – a szervetlen sók ugyanis átdiffundálnak a membránokon. Később kiderült, hogy a kolloidok abban térnek el a tényleges oldatoktól, hogy vannak bennük a szokásos mikroszkóppal már nem észlelhetően apró, de a molekuláknál sokkalta nagyobb részecskék. A kolloidokat ma olyan rendszereknek tartjuk, amelyek két vagy több fázisból állnak, és az egyik (a diszpergált fázis) el van oszlatva a másikban (a folytonos fázisban). Ezenfelül legalább az egyik fázisnak igen kicsik a méretei (10 –10 m). A kolloidokat többféleképpen lehet osztályozni.

A szolok folyadékban eloszlatott szilárd részecskék; ezek a részecskék óriásmolekulák vagy apróbb molekulákból álló fürtök lehetnek. A liofób szolokban nincs affinitás a diszpergált fázis és a folyadék között; erre a vízben eloszlatott ezüst-klorid lehet példa. Az ilyen kolloidokban a szilárd részecskéknek felületi töltésük van, és az megakadályozza a részecskék összekapcsolódását. A liofób szolok eredendően instabilok, és az idő múltával a részecskék összeállva csapadékot alkotnak. A liofil szolok viszont jobban hasonlítanak a valódi oldatokhoz, abban legalábbis, hogy hogy az oldandó molekulák nagyok és van affinitás köztük és az oldószer molekulái között. A vízben oldott keményítő ilyen liofil szolra ad példát. Az asszociációs kolloidok olyan rendszerek, amelyekben a diszpergált fázist liofób és liofil részekből álló molekulák fürtjei alkotják. A vízben oldott szappan ilyen asszociációs kolloid.

Az emulziók olyan rendszerek, amelyekben a diszpergált és a folytonos fázis is folyadék, például az olaj a vízben vagy a víz az olajban. Az ilyen rendszerekben emulgeálószernek kell stabilizálnia a diszpergált részecskéket.

A gélek olyan kolloidok, amelyekben a diszpergált és a folytonos fázis is háromdimenziós hálózatban van jelen a teljes anyagban, vagyis az ilyen kolloid kocsonyás tömeget alkot. Jellegzetes példa rá a zselatin. Bizonyos esetekben az egyik komponens eltávolítható (például hevítéssel), és ilyenkor szilárd gél marad vissza (például a szilikagél).

A kolloidokhoz tartoznak továbbá az aeroszolok (folyékony vagy szilárd részecskék gázban szétoszlatva, például köd vagy füst formájában), továbbá a habok (gázok folyadékban vagy szilárd anyagban szétoszlatva). A kolloidok elméleti szempontból a molekulaközi erőkkel tárgyalhatók.

kologaritmus

Egy szám reciprokának a logaritmusa.

kóma

1. Az üstökös magját körülvevő ködszerű gáz- vagy porfelhő. 2. Tükrök vagy lencsék aberrációjának egyik fajtája: az optikai tengelyen kívül fekvő tárgypont képe ilyenkor nem pontnak látszik, hanem egy üstökös kómáját mintázza.

kombináció

Lásd permutációk és kombinációk.

kombinált ciklus

Lásd fluidizálás.

kommunikációs műhold

Egy rakéta segítségével a föld körül geostacionárius pályára állított pilóta nélküli műhold, amely lehetővé teszi a televízió közvetítést és a telefonos kommunikációt a föld felszínén olyan pontok között, amelyek között a föld görbülete miatt rádió-kommunikáció nem lehetséges. A műholdnak modulált mikrohullámokat küldenek, amiket az felerősít, és más frekvencián továbbküldi a vevőállomásnak. A műholdak áramellátását napelemek biztosítják. Három vagy több egyenlítői pályán keringő műhold az egész világra kiterjedő kommunikációs hálózatot tud biztosítani. A műholdak jóval az ionoszféra fölött helyezkednek el, így ahhoz, hogy a használt vivőhullám áthatolhasson az ionoszférán, a spektrum mikrohullámú tartományában kell lennie.

kommutativitás törvénye

Matematikai törvény, amely azt mondja ki, hogy egy kifejezés értéke független attól, hogy a benne szereplő számok vagy kifejezések között milyen sorrendben végezzük el a műveleteket. Az összeadás kommutativitása azt jelenti, hogy , A szorzás kommutativitása azt jelenti, hogy . A kivonás és az osztás nem kommutatív. Vesd össze az asszociativitás és a disztributivitás törvényével.

kommutátor

Villanymotor vagy generátor forgórészének egy darabja, mely a külső áramkörrel való kapcsolatot biztosítja. Egymástól elszigetelt réz vezetődarabokból álló hengerpalást, melyek mindegyike a forgórész tekercsének egy pontjához csatlakozik. Az elektromos áram el- vagy odavezetését megfelelően pozícionált rugós odaszorítású szénkefék biztosítják.

kompakt diszk (CD)

120 mm átmérőjű, kör alakú fémlemez, amelyre a hangot digitalizált formában rögzítik. Ez az eljárás HIFI minőségű tárolást és lejátszást tesz lehetővé. Az információt átlátszó műanyagréteg védi. Az információt egy filmszerű hordozórétegbe bitenként, spirálok mentén nyomják a hordozóba. Az információ visszanyerése a CD-lejátszóban történik. A kisméretű beégetések a bitek változó sorozatát reprezentálják. A lejátszóban biztosítani kell a lemez egyenletes forgási sebességét. A leolvasás alacsony intenzitású, fókuszált lézersugárral történik, amelyet a lemezen lévő jelekkel modulálnak.

komplementaritás

Egy elv, amely szerint atomi vagy szubatomi rendszerek különféle kísérletekben tapasztalt viselkedését nem lehet egyetlen egyszerű modell segítségével értelmezni. Az elektrondiffrakció jelenségét például úgy tudjuk legjobban megmagyarázni, ha feltételezzük, hogy az elektron hullám (lásd de Broglie-hullámhossz), ugyanakkor a fényelektromos jelenség értelmezésekor az elektron részecsketermészetét feltételezzük. Az ötletet, hogy a kvantumjelenségeket két különböző, de egymást kiegészítő fogalom segítségével kezeljük, először Niels Bohr vetette fel 1927-ben. Lásd még fény.

komplementer színek (kiegészítő színek)

Speciális színárnyalatú színpárok (lásd szín), amelyeket alkalmas intenzitás mellett összekeverve fehér fényt hatását keltik. Végtelen sok kiegészítő színpár létezik, ilyen például a (608 nm hullámhosszú) narancs és a (490 nm hullámhosszú) kék szín.

komplexitás

A rendszer önszervezőképességének mértéke. Fizikai rendszerekben a komplexitást a szimmetriasértéssel társítják, továbbá a rendszernek azon adottságával, hogy különböző állapotai között fázisátmeneteket hozzon létre. A hosszútávú térbeli koherencia fogalmával is kapcsolatba hozzák. A komplexitásra példa a szupravezetés, a szuperfolyékonyságés a lézerek, továbbá azok a rendezett fázisok, amelyek akkor jönnek létre, amikor a rendszer messzire kerül az egyensúlyi állapotától (lásd Bénard-cella). A komplexitásnak nem előfeltétele, hogy a rendszer szabadsági fokainak száma nagy legyen. Analitikusan nem leírható rendszerek komplexitásvizsgálatánál nagy segítséget nyújt a számítógép. A komplexitás az elméleti biológiában is nagy jelentőséggel bír.

komplex konjugált

Jele . A alakban megadott kifejezés, ha a komplex számot a alakban adjuk meg. A polárkoordinátás alakja . Az Argand diagrammon egy komplex szám konjugáltja az adott számnak a valós tengelyre vett tükörképe. A és a összegére illetve szorzatára a , illetve a összefüggések állnak fenn.

komplex szám

A valós számok kiterjesztése. Olyan szám melynek valós része , képzetes része , ahol , ahol és valós számok ( értéke 0-val is egyenlő lehet). Egy komplex szám az alakban, vagy polár koordinátákkal az alakban írható fel, ahol a komplex szám modulusza abszolút értéke, pedig az argumentuma (vagy amplitúdója). A komplex számokat az úgynevezett Argand diagrammon ábrázolhatjuk, melyet J. R. Argand (1768–1822) dolgozott ki. Ezen a diagrammon a vízszintes tengelyen ábrázoljuk a szám valós, a függőleges tengelyen a szám képzetes részét (lásd az ábrát). Poláris koordinátákban a modulus az origót a komplex számot ábrázoló ponttal összekötő szakasz hossza, az argumentum pedig a modulus és az tengely által bezárt szög.

kondenzáció

Gáz vagy gőz átalakulása folyadékká. Ez a fázisátalakulás hőfejlődéssel jár együtt (lásd látens hő).

kondenzációs szivattyú

Lásd diffúziós szivattyú.

kondenzátor

Szigetelővel (dielektrikummal) elválasztott vezetőkból álló berendezés, amelyet töltés tárolására, vagy váltakozó áramú körökben reaktancia (kapacitív ellenállás) beépítésére használnak. Legrégebbi formája a leideni palack. Az áramköri elemként használt kondenzátorok két, dielektrikummal elválasztott vezetőlemezből állnak. A dielektrikum lehet levegő, olajjal, vagy viasszal impregnált papír, filmszerű vékony műanyag réteg, vagy kerámia. A legegyszerűbb kondenzátor két ( felületű) téglalap alakú vezető lapból áll, amelyeket egy ( dielektromos állandójú és vastagságú) dielektrikum választ el. Egy ilyen kondenzátor kapacitása . Az elektrolitikus kondenzátorok olyan eszközök, amelyekben az egyik elektródára vékony, dielektrikumként viselkedő oxidréteget visznek fel.

kondenzátormikrofon

Olyan kondenzátorból álló mikrofon, amelynek párhuzamos lapjai között állandó feszültséget biztosítanak. Az egyik lemez rögzített, a másik egy vékony membránlemez, amelyet a hangullámok nyomása mozgat. A membránlemez mozgása következtében változik a két lemez távolsága, tehát a kondenzátor kapacitása is. A kapacitás változása viszont a kondenzátorlapokon levő töltés hasonló változásában mutatkozik meg. Az egyik lapra, illetve az arról folyó áram egy ellenálláson halad át, amelyen mérhető feszültség adja a berendezés kimenő jelét. Régebben kondenzormikrofon néven volt ismert.

kondenzor

1. Optikai eszközökben, például mikroszkópban vagy projektorban használt tükör- vagy lencserendszer, amely arra való, hogy egy kompakt fényforrás széttartó sugarait fókuszálja. Általában két síkdomború lencséből áll, amelyeket úgy illesztenek egymáshoz, hogy sík oldaluk kifelé mutat. 2. A gőz lehűtésére szolgáló berendezés, hatására a gőz cseppfolyóssá válik. A gőzgépben a kondenzor tartályként működik, összegyűjti a gőz belső energiájának azt a részét, ami nem használódott fel a hengerbeli munkavégzés során. A kondenzoron áthaladó hűtővíz felmelegszik, és a gőzkazán friss tápvizeként használják.

kondenzormikrofon

Lásd kondenzátormikrofon.

konjugált pontok

Lencse vagy tükör képalkotásánál definiálható pontpárok, amelyek egymás tárgy- és képpontját alkotják.

konjunkció

(együttállás) A Naprendszeren belül két égitest egy egyenes menti elhelyezkedése úgy, hogy a Földről észlelt hosszúsági koordinátáik megegyeznek. A Nap és a Föld közötti pályákon keringő (belső) bolygók (Vénusz és Mars) esetén, a felső konjunkcióban a bolygó, a Nap és a Föld egy egyenesbe esnek, de a bolygó a Földről nézve a Nap túloldalán van. A bolygó alsó konjunkcióban van, ha a Nap és a Föld között található. Konjunkció lehetséges két bolygó, vagy egy hold és egy bolygó között is. Vesd össze oppozíció.

konkáv

Befelé görbülő. Olyan zárt alakzat amelyen belül létezik olyan két pont, amelyeket összekötő szakasznak egy része az alakzaton kívül esik. A konkáv tükör olyan tükör amelynek visszaverő felülete egy gömb vagy egy paraboloid belső felülete. Konkáv lencse olyan lencse amelynek legalább egyik felülete egy gömb belső felülete. A bikonkáv lencse mindkét oldala konkáv, következésképpen a közepén a legvékonyabb. A sík-konkáv lencse egyik oldala sík a másik konkáv. A konkáv-konvex lencsének (meniszkusznak is nevezik) egyik oldala konkáv másik konvex. Lásd lencse.

konkáv-konvex

Lásd konvex.

Konkoly-Thege Csillagászati Kutató Intézet

A Magyar Tudományos Akadémia Konkoly-Thege Miklós Csillagászati Kutatóintezete a budapesti Konkoly Obszervatóriumból és a Debreceni Napfizikai Obszervatóriumból áll. A Konkoly Obszervatórium Konkoly-Thege Miklós magánobszervatóriumából jött létre, aki az Ógyallán alapított csillagvizsgálót 1899-ben ajándékozta a Magyar Államnak. Erre épült az I. világháború után a svábhegyi Csillagda. A Konkoly Obszervatórium 1952 óta az MTA kutatóintézet-hálózat része. Piszkéstetői Obszervatóriumát 1958 óta fejlesztik. Kutatási témák: a csillagok szerkezete és fejlődése, a Tejútrendszer szerkezete és a csillagkeletkezés, felsőlégkör, Naprendszer.

Napfizikai Obszervatórium (Debrecen)

Konkoly Thege Miklós 1873 és 1919 között készített grafikus észleléseket a teljes napkorongról. Fényi Gyula (Julius Fink) a kalocsai Haynald obszervatóriumban 1880 és 1920 protuberanciaspektroszkópjával hatalmas anyagot gyűjtött. 1946-ban a Csillagda elhatározta egy Napfizikai Osztály felállítását, amely önálló intézetként a debreceni egyetem bemutató csillagdája épületébe költözött. 1980-ban az obszervatóriumot egyesítették az MTA Csillagászati Kutató Intézetével, amelynek jelenleg Napfizikai Osztályaként működik. Fontos kutatási területek: Fotohéliográf-program, kromoszféra-észlelések, Nap-Föld fizika.

Honlap: http://www.konkoly.hu

Konkoly-Thege Miklós

(1842–1916) Pesten született. A pesti egyetemen először jogot, majd fizikát tanult. Tanulmányait Berlinben folytatta, ahol a csillagászattal kezdett foglalkozni. 1867-ben, ógyallai birtokán először meteorológiai állomást állított fel, majd 1871-ben ugyanitt megalapította az első magyar csillagvizsgálót. Itt főleg asztrofizikai, elsősorban színképelemző vizsgálatokat végzett. Jelentős eredményeket ért el a meteorok és az üstökösök kutatása terén. 1890-től 21 éven át volt a Meteorológiai és Földmágnességi Intézet igazgatója. Megszervezte az országos időjárás-előrejelzés távirati terjesztését. 1898–1899-ben a magyar államkincstárnak ajándékozta az ógyallai csillagvizsgálót, aminek, mint Magyar Királyi Asztrofizikai Obszervatóriumnak, továbbra is igazgatója volt. Ennek jogutóda a Budapest–svábhegyi Csillagvizsgáló, amelyben működik az MTA Konkoly-Thege Miklós Csillagászati Kutatóintézete. Foglalkozott hajótervezéssel, közlekedéstervezéssel és fényképészettel is. Saját zeneművei is ismertek. 1896–1906 között Tata országgyűlési képviselője. Budapesten hunyt el.

kontakt potenciálkülönbség

Két (elektromosan) összekapcsolt fém között, vagy két félvezető alapsávja között fellépő potenciálkülönbség. Ha két, és kilépési munkájú fém össze van kapcsolva, akkor a Fermi szintjeik megegyeznek. Ha , akkor az érintkezés környezetében az első fém pozitív felületi töltésre tesz szert a másik fémhez képest. Végeredményben a két fém, vagy félvezető között kontakt potenciálkülönbség alakul ki.

konténment (nukleáris szennyeződés megelőzése)

1. A nukleáris reaktorból a radioaktív anyag kiszivárgásának megelőzése. 2. Olyan folyamat amely egy termonukleáris reaktorban mágneses tér segítségével megelőzi a plazma kiömlését a tartályt határoló falak mentén.

konvekció

Az a folyamat, amelyben hő áramlik egy folyadék egyik részéről egy másik részére a folyadék áramlása révén. Természetes konvekció esetén a folyadék a gravitáció következtében áramlik, ugyanis a meleg folyadék kitágul, sűrűsége csökken, és a hidegebb és sűrűbb folyadék kiszorítja miközben önmaga lejjebb süllyed. Ez a folyamat zajlik le az elektromos háztartási forróvíztárolós vízmelegítők (bojlerek) többségében a vízmelegítő (fűtőszál) közvetlen környezete és a forró vizet tároló tartály között. Egy természetes konvekciós áramlás alakul ki, amely a vízmelegítőtől a forró vizet a tároló tartályba szállítja (a tartály mindig a vízmelegítő egység felett helyezkedik el), és ezáltal a tartályban levő hideg víz lefelé áramolhat a vízmelegítőbe, hogy ott felmelegedjen. Néhány modernebb berendezésben, amelyekben kis keresztmetszetű csöveket használnak, vagy nem lehetséges a tartályt megfelelően a melegítő fölött elhelyezni, a melegítő és a tartály közötti áramlást szivattyú biztosítja. Ez egy példa a mesterséges konvekcióra, amelyben a forró folyadékot szivattyú segítségével juttatják el egyik tartományból a másikba.

konvencionális áram

Még használatban levő, XIX. századi megálapodás, amely úgy tekinti az elektromos áramot, mint pozitív töltések áramlását pozitív potenciálú tartományból negatív potenciálúba. A valódi elmozdulás azonban, fémben áramló elektronok esetén, éppen ellenkező irányú, negatív potenciálú tartományból pozitívba történik. Félvezetőkben a lyukvezetés a konvencionális áram irányában történik, az elektronok vezette áram ellenkező irányú.

konvergens sor

Olyan sor, melynek részösszege zérushoz vagy egy véges értékhez tart az indexszel végtelenhez tartva. Ez a határérték a sor összege. Például, az sor (melynek általános eleme ) határértéke 2. Az olyan sort, mely nem konvergens divergens sornak nevezzük. Az ilyen sor részösszege vagy a pozitív vagy negatív végtelenhez tart, illetve oszcillál. Például az (ahol -vel egyezik meg) sor divergens. Mint ahogy az utóbbi példában láthatjuk, egy sor akkor is divergens lehet, ha elemei zérushoz tartanak az indexszel végtelenhez tartva.

konvergens sorozat

Az végtelen sorozat konvergens, ha az indexszel végtelenhez tartva a sorozat elemei egyre jobban megközelítik a zérust, vagy egy véges számot. Ezt a számot a sorozat határértékének nevezzük.

konverter

1. Váltakozó áramot egyenárammá, vagy ritkábban egyenáramot váltakozó árammá alakító elektromos berendezés. 2. A tartály, amelyben a Bessemer-eljárás, vagy más acélgyártási eljárás során a reakciók végbemennek. 3. Az egyik fajta formában kódolt információt valamely másikba átalakító számítógépes eszköz.

konverziós elektron

Lásd belső konverzió.

konvex

Kifelé görbülő. Olyan zárt alakzat, melyen belül nincs két olyan pont melyeket összekötő szakasz bármelyik pontja is az alakzaton kívül esne. Konvex tükör visszaverő felülete egy gömb vagy paraboloid külső felülete. Egy konvex lencse legalább egyik oldala egy gömb külső felülete. A bikonvex lencse mindkét oldala konvex és a középpontjában a legvastagabb. Egy sík konvex lencse egyik oldala sík a másik konvex. Egy konvex konkáv lencsének (gyakran meniszkusznak nevezik) egyik oldala konvex másik konkáv. Lásd lencse.

kooperatív jelenség

Olyan jelenség, amikor a rendszer összetevőire nem lehet úgy tekinteni, hogy azok egymástól függetlenül fejtik ki hatásukat. A kooperatív jelenség az alkotórészek közötti kölcsönhatás eredménye. Kooperatív jelenségekre példák az atommag cseppmodelljével leírható jelenségek, például a maghasadás is, mert ezek a jelenségek inkább a mag egészéből, mintsem az egyes nukleonokból következnek. Kooperatív jelenséget figyelhetünk meg akkor is, amikor az anyagban fázisátalakulás történik, például a ferromágnesség (lásd mágnesesség) vagy a szupravezetés esetében.

koordinációs szám

Azoknak a csoportoknak, molekuláknak, atomoknak vagy ionoknak a száma, melyek egy adott atomot illetve iont egy komplexben illetve kristályban körülvesznek. így például a négyzetes-sík komplexben a centrális ion koordinációs száma négy. Egy szoros illeszkedésű kristályban (lásd szoros térkitöltés) a koordinációs szám tizenkettő.

koordináta

Lásd derékszögű koordináták, polárkoordináták.

koordináta geometria

Lásd analitikus geometria.

koordináta rendszer

Olyan rendszer melynek használatával az egyes pontok elhelyezkedését egyértelműen meghatározhatjuk a kétdimenziós síkon, illetve a háromdimenziós térben. A legegyszerűbb koordinátarendszer a derékszögű koordinátarendszer. A síkban két koordináta szükséges egy pont egyértelmű meghatározásához. Három dimenzióban ehhez három koordinátára van szükség. Egy pont helyzetének a meghatározásához sokfajta koordinátarendszert használhatunk, gyakran egy speciális koordinátarendszer használata előnyösebb mint a többié. Vannak olyan problémák, amelyek az egyik koordinátarendszerben megoldhatók a többiben meg nem. Például a hidrogén atom Schrödringer egyenlete térbeli polár koordinátákkal megoldható, míg derékszögű koordináták használatával az egyenletet nem tudjuk közvetlenül megoldani.

kopernikuszi világkép

Nikolausz Kopernikusz által a De revolutionibus orbium coelestium (Az égpályák körforgásáról) című könyvében javasolt csillagászati rendszer. A könyv a szerző halálának hónapjában jelent meg, és csak a halálos ágyán láthatta először. Felhasználta a ptolemaioszi csillagászat néhány elemét, de elvetette, az akkor uralkodó nézetet, amely szerint a Föld a Világegyetem középpontjában álló mozdulatlan test volna. Ehelyett Kopernikusz azt a látszólag valószínűtlen elképzelést javasolta, hogy a Nap van a Világegyetem középpontjában, és a Föld körpályán száguld az űrben a Nap körül. Galilei jó hetven évvel később próbálta meggyőzni a katolikus egyházat arról, hogy a bibliai tanítás ellenére a kopernikuszi világkép helyes, de csak azt érte el, hogy a De revolutionibus a betiltott könyvek listájára, Indexre, került és ott is maradt 1835-ig.

Kopernikusz Nikolausz

(Mikolaj Kopernik, 1473–1543) Lengyel csillagász, matematikai és optikai tanulmányokat folytatott. 1514-re fogalmazta meg javaslatát, miszerint a bolygók, köztük a Föld, a Nap körül körpályán keringenek, jóllehet hivatalosan nem jelentette meg a munkáját a halála évéig. A földközéppontú (geocentrikus) világképnek ez a cáfolata ellenséges szembenállást váltott ki az egyházból csakúgy, mint más csillagászokból. Lásd kopernikuszi világkép.

kopogás

Egy szikra-gyújtású benzinmotor által bizonyos körülmények között létrehozott fémes hang. Az égéstérben maradt el nem égett robbanó keveréknek az égésfront előtti, gyors begyulladása okozza. A gyújtógyertyától a dugattyú felé terjedő láng összesűríti és felmelegíti maga előtt az el nem égett gázokat. Ha a lángfront elég gyorsan halad, akkor normális égés történik, és a láng fokozatosan gyújtja be a robbanó keveréket. Ha túl lassan halad, az el nem égett gáz utolsó része, még mielőtt a láng elérné, nagyon gyorsan begyulladhat, és ezzel az égéstérben oda-vissza haladó lökéshullámot hoz létre. Az eredmény túlmelegedés, a gyújtógyertyák lehetséges károsodása, nemkívánatos zaj és teljesítményveszteség (valószínűleg a túlmelegedett gyertyák okozta túl korai gyújtás miatt). A kopogás elkerülhető olyan motor-kivitelezéssel, amely növeli a turbulenciát az égéstérben, és ezáltal növeli a láng sebességét. A sűrítési arány csökkentésével is elkerülhető, ez azonban a hatásfok csökkenésével jár. A leghatékonyabb módszer a nagy oktánszámú üzemanyagok használata (lásd oktánszám), melyek nagyobb öngyulladási késleltetéssel rendelkeznek, mint az alacsony oktánszámúak. Ez elérhető az üzemanyaghoz az égéstérbeli reakciókat késleltető kopogáscsökkentő adalékanyagok, például ólom(IV)-tetraetil hozzáadásával. A légkörben levő ólom okozta környezeti veszélyek miatt azonban jelenleg az ólom-tetraetilt tartalmazó benzin helyett az ólommentes benzin került előtérbe. Az Egyesült Államokban ólomvegyületek hozzáadása jelenleg tilos. Új benzinrecepteket dolgoznak ki, hogy légszennyezés nélkül növelhessék az oktánszámot. Ezen új receptek közé tartozik a benzinben az aromás vegyületek és szénhidrátok (oxigén tartalmú vegyületek, például alkoholok) tartalmának növelése. A tökéletlenül elégett aromás vegyületek légköri jelenlétét azonban rákot okozó kockázati tényezőnek tartják.

koppenhágai értelmezés

A kvantummechanika mértékadó, Niels Bohr elgondolásain alapuló értelmezése, aki akkoriban a koppenhágai egyetemen dolgozott. E szerint az értelmezés szerint a rendszert (azaz a részecskét) a hullámfüggvénye írja le. Ez egy komplex függvény – azaz nincs valós értéke, de fizikai jelentése igen: a hullámfüggvény abszolút értékének négyzete arányos egy meghatározott állapot valószínűségével. A koppenhágai értelmezés szerint amíg meg nem figyeljük – vagyis amíg a mérést el nem kezdjük – a részecskének nincs meghatározott helyzete vagy perdülete. A mérési folyamat „összerántja a hullámfüggvényt” egy meghatározott állapotba, a megfelelő tulajdonság pontos mérése csak ennek következtében lehetséges. A rendszer állapotára vonatkozóan azonban csak valószínűségi kijelentéseket tehetünk. A fizikusok körében a koppenhágai értelmezés a leginkább elfogadott annak ellenére, hogy néhány látszólagos paradoxont implikál. Lásd Schrödinger macskája; EPR-kísérlet. Lásd még sokvilág-értelmezés.

korai Világegyetem

Közvetlenül az ősrobbanás utáni korszak kozmológiájával foglalkozó kutatási terület. A korai Világegyetem elméletei a kozmológia és az elemi részek fizikája, különösen a nagy egyesített elméletek közötti szoros együttműködésre vezettek, és ez kapcsolat mindkét tudományterület számára termékenynek bizonyult.

Mivel a korai Világegyetemben nagyon magas hőmérsékletek uralkodtak, a mértékelméletek sértett szimmetriái közül sok szimmetria helyreállt ezeken a hőmérsékleteken. Azt gondolják, hogy ahogy a Világegyetem hűl az ősrobbanás után, átmenetek sorozata vezet a sértett szimmetriájú állapotokhoz.

A kozmológia és a nagy egyesített elméletek együttes alkalmazása szolgáltat magyarázatot arra, hogy miért tapasztalhatjuk azt, hogy a megfigyelt Világegyetem kizárólag anyagból áll, antianyag nélkül (lásd antirészecske). Ez azt jelenti, hogy a Világegyetem összes barionszáma nem nulla, miközben a fizikusok azt gondolnák, hogy szimmetrikus, nulla barionszámú állapotból fejlődött ki az Univerzum. A probléma megoldása arra épül, hogy a korai Világegyetemben egyensúlytól távoli feltételek voltak az ősrobbanás utáni gyors tágulás következtében.

A korai Világegyetem elméletében fontos fogalom az infláció, amely szerint a vákuum sajétossága vezetett az ősrobbanás után a Világegyetem exponenciális tágulásához. Az inflációs Világegyetem hipotézis a kozmológia több régóta fennálló problémáját megoldja, mint például, hogy miért sík (nem görbült) és homogén a Világegyetem. Azt gondolják, hogy a korai Világegyetemben fellépő kvantumfluktuációk felelősek a Világegyetemben a nagyléptékű szerkezet, például galaxisok megjelenéséért.

kormeghatározási módszerek

Kőzetek, paleontológiai minták, régészeti leletek stb. abszolút korának meghatározására szolgáló módszer. A relatív kormeghatározási technikák az egyik minta másikhoz viszonyított korának meghatározására szolgálnak; a rétegtan például az üledékek sorrendjének vizsgálatán alapszik. Az abszolút (vagy kronometrikus) technikák az abszolút korra adnak becslést. Két nagy csoportjuk van. Az egyik alapja valaminek az évszakonként változó növekedése. Ilyen a dendokronológia és az évenkénti üledékrétegeken alapuló (angolul varve) kormeghatározás. A másik alapja valamilyen mennyiség mérhető, ismert ütemben történő változása. Ilyen a kémiai kormeghatározás, valamint a különböző radioaktív anyagok bomlásain alapuló radioaktív (vagy radiometrikus) kormeghatározás (lásd szén kormeghatározás (radiokarbon kormeghatározás), hasadási-nyom kormeghatározás, kálium-argon kormeghatározás, rubídium-stroncium kormeghatározás, urán-ólom kormeghatározás), és a termolumineszcencia.

korona

1. A Nap légkörének legkülső része. Két fő része a K-korona (vagy belső korona), amely mintegy 75000 km-es magasságig tart, itt a hőmérséklete körülbelül K és az F-korona (vagy külső korona), amely jelentősen hűvösebb és több millió kilométerig terjed ki az űrbe. 2. A levegőnek egy vezetőt körülvevő izzó tartománya, amely akkor alakul ki, ha a potenciál gradiense a vezető közelében meghalad egy kritikus értéket. A jelenséget a levegő ionizációja okozza, és sziszegő hang kísérheti. Korona kisülés (vagy pont kisülés) hegyes pontokban alakul ki, ahol a felületi töltéssűrűség nagy, mégpedig a levegő molekuláinak odavonzása, feltöltődése és azt követő eltaszítása következtében.

korpuszkuláris elmélet

Lásd fény.

korrózió

Kémiai vagy elektrokémiai természetű támadás a fémek felszínén. Lásd még elektrokémiai korrózió.

koszinusz tétel

Tetszőleges , és oldalú háromszögben , ahol az és oldal által bezárt szög.

kovácsolhatóság

A fémek azon tulajdonsága, hogy azokat lemezekké lehet kovácsolni, majd hengerelni és alakítani. A kovácsolhatóság a fémek egyik jellemző tulajdonsága.

kozmikus cenzor

Az általános relativitáselméletben szingularitásokra és fekete lyukakra vonatkozó hipotézis. 1969-ben javasolta a brit Roger Penrose (1931–) fizikus. A kozmikus cenzor hipotézis azt állítja, hogy az általános relativitáselméletben minden szingularitás egy eseményhorizont mögött van elrejtve (lásd csillag halála). A sejtést soha sem igazolták matematikai szigorral, habár sok helyzetben szólnak érvek mellette. Még ha a kozmikus cenzor hipotézis nem is lenne helyes, szingularitásokat akkor sem láthatnánk kísérletileg, amennyiben a szingularitásokat a kvantumgravitáció eltávolítja az elméletből. Lehetséges, hogy a klasszikus általános relativitáselméletben a kozmikus cenzor hipotézis érvényes ésszerű fizikai helyzetekben, de különböző speciális helyzetekben ellenpéldákat lehet konstruálni.

kozmikus húr

Lásd húr.

kozmikus sugárzás

Nagy energiájú részecskék, amelyek a világűrből érkeznek a Földre. Az elsődleges (primer) kozmikus sugárzás a leggyakoribb elemek atommagjaiból, messze a legnagyobb arányban protonokból (hidrogén atommagokból), valamint elektronokból, pozitronokból, neutrínókból továbbá gamma fotonokból áll. A részecskék energiája J és 10 J és eV) közé esik. A Föld légkörébe belépve, az oxigén és nitrogén atommagokkal ütközve létrehozzák a másodlagos (szekunder) kozmikus sugárzást. A másodlagos kozmikus sugárzás különféle elemi részecskéket és gamma fotonokat tartalmaz. Egyetlen nagy energiájú primer részecske a másodlagos részecskék hatalmas záporát képes létrehozni. Az elsődleges kozmikus sugárzás, különösen a nagyon nagy energiájú részecskék eredete nem teljesen ismert. A eV-nál kisebb energiájú részecskék forrásának elsősorban a Napot tartják. A tudósok azt gondolják, hogy a kozmikus sugárzás összes olyan részecskéje amelynek energiája kisebb mint eV a mi galaxisunkból ered.

kozmológia

A Világegyetem természetével, eredetével és fejlődésével foglalkozó tudomány. A Világegyetem eredetére és fejlődésére több különböző elmélet létezik. Lásd Kronológia. Lásd ősrobbanás; korai Világegyetem; állandósult Világegyetem elmélet.

kozmológiai állandó

Az általános relativitáselméletben az Einstein egyenlethez hozzáadható tag. A kozmológiai állandó nem függ a helytől és az időtől. Einstein vezette be először 1917-ben azért, hogy az egyenletnek a sztatikus Univerzum megoldása lehessen. Habár a Világegyetem tágulásának felfedezése az állandó bevezetésének eredeti motivációját megszüntette, a Világegyetem gyorsuló tágulásának felfedezése azt sugallja, hogy a kozmológiai állandó nem nulla, noha az elméletileg várható értéknél szoros faktorral kisebb. A kozmológiai állandó kicsi, de nem nulla értékének megmagyarázása jelenleg az elméleti fizika előtt álló egyik legnagyobb kihívás.

kozmológiai elv

Az elv, amely szerint extrém nagy méretekben, a Világegyetem ismert nagyléptékű szerkezetével kapcsolatosnál jóval nagyobb skálán, a Világegyetem homogén és izotróp. Néhány tapasztalati tény, elsősorban a kozmikus háttérsugárzás, arra utal, hogy a kozmológiai elv érvényes, de ezek nem véglegesen bizonyító erejűek.

köbös (harmadfokú) egyenlet

Olyan egyenlet amelyben a változó legmagasabb hatványa a harmadik. Általános alakja , az egyenletnek általában három megoldása van.

köbös kristály

Olyan kristály, amelyben egy kocka az elemi cella (lásd kristályrendszer). A köbös kristályok alkotórészecskéi háromféleképpen tölthetik ki a teret: az egyik az egyszerű köbös, a másik a lapcentrált köbös, a harmadik a tércentrált köbös (lásd az ábrát).

köd

Eredetileg az égen távcsővel megfigyelt mozdulatlan, kiterjedt és viszonylag homályos fehér páraszerű folt. Ezek közül az objektumok közül ma már sok felbontható egyes csillagokból álló felhőkre, amelyeket galaxisként azonosítottak. Még mindig hivatkoznak rájuk, mint extragalaktikus ködökre. A gázködök ugyanakkor nem bonthatók egyes csillagokra és többnyire csillagközi porból és gázokból állnak. Néhány ilyen gázködben a gázatomokat ionizálja a közeli csillagok ultraibolya sugárzása és fényt bocsátanak ki, ahogy ezek az ionok kölcsönhatnak a gáz szabad elektronjaival. Ezeket emissziós ködöknek nevezik. A sötét felhők közelében nincsenek csillagok és ennek következtében sötétek, és csak azáltal lehet őket megfigyelni, ahogy más világító objektumokat eltakarnak.

ködkamra

Olyan berendezés, melynek segítségével az ionizáló részecskék pályája láthatóvá tehető. A Wilson féle (expanziós) ködkamra egy levegővel és etanol gőzzel töltött tartály. A gőzt adiabatikus tágítással hirtelen lehűtik, ennek következtében a gőz túltelítetté válik. Az ionizáló sugárzás pályája mentén a gőzben kiváló pára cseppeket alkot. Az így kialakuló ködfonalak, illetve cseppek lefényképezhetőek. Ha a mozgó részecskét elektromos vagy mágneses tér segítségével eltérítjük, az eltérítés mértéke információt nyújt annak töltéséről és tömegéről. A módszert 1911-ben C.T.R Wilson dolgozta ki.

A készülék egyszerűbb változata a diffúziós ködkamra, melyet 1950-ben Cowan, Needels és Nielsen fejlesztett ki. Ebben a gáz túltelítettségét úgy érik el, hogy a kamra felső részében erre alkalmas alkohollal átitatott filcfonalat helyeznek el. A kamra alsó részét szilárd széndioxiddal hűtik. A gőz folyamatosan áramlik lefelé, így a kamra közepe (ahol a gőz túltelítetté válik) folyamatosan alkalmas a sugárzás által keltett ionok megjelentésére.

kölcsönható-bozon modell

Az atommag egy modellje, melyben a nukleonok párokat képeznek – melyek már bozonok lesznek. Ezekből épül fel a mag kollektív állapota. Az IBM meglehetős sikereket ért el az olyan magok leírásánál, melyekben mind a protonok és mind neutronok száma is páros. A modell páratlan számú protonra való kiterjesztését kölcsönható bozon-fermion modellnek (IBFM) nevezik. Ebben a megközelítésben a magot a pár nélküli fermion és a fermionpárok által képezett bozonok közti kölcsönhatásokkal írják le.

kölcsönös induktivitás

Lásd induktivitás.

kör

Zárt görbe melynek minden pontja azonos távolságra (sugár) van egy, a görbén belüli ponttól (a középponttól) (lásd az ábrát). Az átmérő egy szakasz, amely összeköti a kör kerületének két pontját és átmegy a kör középpontján: az átmérő hossza a sugár (r) kétszerese. A kör kerülete , a kör területe , ahol állandó érték, közelítő értéke 3.141592. Az analitikus geometriában az origó középpontú kör egyenlete: .

körgyűrű

Két különböző, R és r sugarú koncentrikus kör által meghatározott síkidom. Területe .

kötési energia

Az atommagot alkotó nukleonok tömeghiányával ekvivalens energiamennyiség. A mag létrejöttekor a nukleonokból energia szabadul fel, mivel ilyenkor egy stabilabb, alacsonyabb energiájú állapotba kerülnek. Ezért a mag energiáját úgy kapjuk meg, hogy az őt alkotó nukleonok tömegével ekvivalens energiák összegéből kivonjuk a kötési energiát. Ha az egy nukleonra jutó kötési energiát a tömegszám függvényében ábrázoljuk, hasznos grafikont kapunk, amely azt mutatja, hogy 50–60-as tömegszámig az egy nukleonra jutó kötési energia gyorsan nő, azután viszont lassan csökken (lásd nukleáris stabilitás). A nehéz elemek hasadásakor és a könnyű elemek fúziójakor egyaránt energia szabadul fel, mivel mindkét folyamat olyan átrendeződéssel jár együtt, amelynek végeredményeképpen az alacsonyabban vagy túl magasan található magok a grafikon közepe felé elhelyezkedő atommagokká alakulnak.

kötött állapot

Egy rendszer, amelynek két (vagy több) része oly módon kötődik egymáshoz, hogy szétválasztásukhoz energiabefektetésre van szükség. Kötött állapotra példa a két (vagy több) atomból álló molekula.

követő hullám

Lásd fázisszög.

közbeékelődésű elem

Szekunder elem, amelyben a rétegelt, többnyire fémoxidokból vagy grafitból készült elektródák a kristályuk rétegei között tárolják a pozitív ionokat. Az egyik fajtában, amikor az elem töltődik, a lítiumionok közbeékelődött vegyületet képeznek a grafit elektródával. A kisütés során az ionok az elektroliton keresztül a mangán-oxidból készült, másik elektródához áramlanak, ahol jobban megkötődnek. Az ionok ezen előre-hátra mozgása vezetett az ilyen rendszerek hintaszékcella (vagy lengőcella) elnevezéséhez. Az ilyen elemeknek megvan az az előnye, hogy a töltés és kisülés folyamata közben csak jelentéktelen fizikai változások mennek végbe az elektródákban, és az elektrolit nem bomlik el, hanem csak az ionok közlekedését biztosítja. Következésképpen az ilyen típusú elemek sokkal többször tölthetők fel, mint például az ólomlemezes akkumulátor, amelynél végül az elektródák leépülnek. Az ezen az elven alapuló lítium-elemeket hordozható elektronikus berendezésekben, például videofelvevőkben használják. Az elektromos járművekben történő felhasználásuk is felmerült.

közbülső csatolás

Lásd j–j csatolás.

közbülső frekvencia

heterodin, szuperheterodin vevő

közelpont

Az a legközelebbi pont, ahol az emberi szem még élesen tud látni egy tárgyat. Ahogy az életkorral egyre tömörebbé válik a szemlencse, csökken a képessége, hogy a közeli tárgyak fókuszba hozásához alkalmazkodjon. így az életkor előrehaladtával a közelpont egyre távolabbra kerül – ezt az állapotot hívjuk öregszeműségnek.

középérték

Lásd átlag.

közepes energiájú neutron

Olyan neutron, melynek kinetikus energiája a elektronvolt (vagyis a joule) tartományba esik.

középfrekvencia (MF)

A 0,3 és 3 megahertz közötti rádiófrekvencia-tartomány. Ehhez a frekvenciatartományhoz 100–1000 méter tartományba eső hullámhossz tartozik.

közömbösítési hő

Egy mólnyi mennyiségű sav vagy bázis közömbösítése során felszabaduló hőmennyiség.

közös kollektorú kapcsolás

Egyes tranzisztorok működtetésében alkalmazott technika, amely szerint a kollektor közös a bemeneti és a kimeneti áramkörben, a bemeneti végződés a bázis, a kimeneti végződés a kollektor.

központi vezérlő egység

Lásd számítógép, CPU.

közvetítő vektorbozon

Lásd W bozon, Z bozon.

Kramers-tétel

Külső mágneses tér hiányában egy rendszer – amely páratlan számú feles spinű részecskét (például atomi elektronokat) tartalmaz – energiaszintjei legalább kétszeresen degeneráltak. Ez az elfajulás, mely Kramers elfajulás néven ismert, az időirány tükrözési invarianciájának következménye. A Kramers-tételt Hendrick Anton Kramers (1894–1952) holland fizikus mondta ki 1930-ban. A Kramers elfajulást meg lehet szüntetni úgy, hogy a rendszert külső mágneses térbe helyezzük. A Kramers-tétel kristályterek és spin–pálya kölcsönhatás esetén is érvényes.

kriogenika

A nagyon alacsony hőmérsékletek, és az előállításukhoz szükséges technikák tanulmányozásával foglalkozó tudományág. A tárgyakat legegyszerűbben állandó nyomáson tartott, cseppfolyósított gázt tartalmazó fürdőbe helyezéssel lehet hűteni. Egy cseppfolyósított gáz általában a hármaspontja és a kritikus hőmérséklete között képes állandó fürdőhőmérsékletet biztosítani. A hőmérséklet a folyadék fölötti nyomással szabályozható. Folyadékhűtővel a gyakorlatban elérhető legalacsonyabb kőmérséklet 0,3 K. A hűtők ismétlődő ciklusokban működő eszközökből állnak, amelyekben az alacsony hőmérsékletű hőtartályt egy folyamatosan utántöltődő folyadékfürdő adja. 1 K feletti hőmérsékleteken alkalmas gázok összenyomásával és kitágításával működnek. Ezen hőmérséklet alatt folyadékokat vagy szilárd anyagokat használnak, és adiabatikus lemágnesezéssel akár K is elérhető.

kriogenikus szivattyú

Vákuumszivattyú, amely a nyomást a gázok folyékony hidrogén segítségével 20 K-en, vagy folyékony hélium segítségével 4 K-en tartott felületekre való kicsapódása által csökkenti. Hgmm-ig ( Pa) terjedő nyomást lehet így előállítani. Diffúziós szivattyúval kombinálva akár Hgmm ( Pa) nyomás is elérhető.

kriohidrát

Jégnek és egy másik anyagnak (például egy ionos sónak), egy oldat megfagyasztása által létrejött eutektikus keveréke.

kriométer

Nagyon alacsony hőmérsékletek mérésére szolgáló hőmérő. A termoelemek körülbelül 1 K-ig, az ellenálláshőmérők 0,01 K-ig használhatók. Ez alatt mágneses hőmérőkre (0,001 K) és magrezonanciás hőmérőkre ( K) van szükség.

krioszkopikus állandó

Lásd fagyáspontcsökkenés.

kriosztát

A minta nagyon alacsony hőmérsékleten tartását lehetővé tevő edény. A sugárzás, hővezetés vagy hőszállítás útján történő hőbeszivárgás megakadályozására általában Dewar-palackot használnak. A kriosztátok általában két vagy több egymásba rakott Dewar-palackból állnak.

kriotron

A szupravezetést kihasználó kapcsoló. Egy szupravezető anyagból készült középső vezetékből, és az azt körülvevő, másfajta szupravezető anyagból készült tekercsből áll. Mindkettő folyékony hélium fürdőben van. A tekercsen átfolyó áram mágneses mezőt hoz létre, ami a középső vezeték szupravezető tulajdonságát megváltoztatja, és az ellenállását nulláról valamely véges értékre állítja. A kriotron kapcsolók nagyon kis méretben készíthetők, és nagyon kis áramot vesznek fel.

kristály

Szabályos poliéder alakú szilárd test. Az azonos anyagból álló kristályok úgy nőnek, hogy a lapjaik közötti szög mindig ugyanakkora. De a formájuk nem lesz szükségképpen ugyanolyan, mert a kristálylapok a körülmények szerint más-más ütemben növekedhetnek. A kristály alakját kristályformának ( másképpen habitusnak) nevezik. A kristályt alkotó atomok, ionok vagy molekulák szabályos alakzatba rendeződnek; ez az alakzat a kristályszerkezet.

kristályhangszedő

Hangszedő egy lemezjátszóban, amely a hanglemez barázdáiban levő egyenetlenségek által keltett mechanikai rezgéseket a hanggal megegyező frekvenciájú váltakozó elektromos teret létrehozó pizeoelektromos kristálynak továbbítja. A hang újbóli előállítására a jelet felerősítik, és hangszórókba továbbítják.

kristályhiba

A kristályrács folytonossági hibája, más szóval rácshiba. A ponthiba vagy abból ered, hogy egy atom van ion hiányzik a kristályrácsból – ez a vakancia (ezt a fajta hibát szokás Schottky-hibának is nevezni) –, vagy egy fölös atom vagy ion kerül a kristályrács két szabályos pontja közé – ez az intersticiális hiba. A Frenkel-hiba is vakancia: az atom vagy ion a rácspontból egy intersticiális helyre vándorolt. Ha a kristály több, egymás melletti pontján is hiba támad, akkor lehet, hogy felület menti elcsúszásról van szó; ez vonalhiba, más néven diszlokáció. A hibák mechanikai igénybevételből adódhatnak, és bizonyos helyzetekben besugárzásból is. A kristályos szilárd testekben az abszolút nulla hőmérséklet felett mindig van valamennyi, egyensúlyi számú ponthiba – annál több, minél nagyobb a hőmérséklet. A kristályhibák létezése fontos szerephez jut a félvezetők áramvezető tulajdonságaiban.

KRISTÁLYHIBÁK

A *kristályrács atom- ion- vagy molekulaelrendeződések ismétlődésével épül fel. Az anyag egyetlen köbcentiméterében atom is lehet, és igen valószínűtlen, hogy ezek az atomok tökéletesen rendeződjenek. Némelyik nem pontosan illeszkedik a helyére, és ebből *hibák alakulnak ki. A hibák létezése erősen hat a szilárd test különféle térfogati tulajdonságaira, például az elektromos ellenállásra és a mechanikai szilárdságra.

Ponthibák

A lokális hibáknak ponthiba a nevük; ezek a hibák szennyező atomokból vagy rácsbeli hiányhelyekből fakadnak. A rácsban szennyező atomok intersticiális helyzetben (a rácspontok között) vagy szubsztitúciós helyzetben (a rács egy eredeti atomjának helyén) fordulhatnak elő. A hiányhelyeket vakanciának nevezik; ezek abból alakulnak ki, hogy a megfelelő atom helye üresen marad. A vakanciákat szokás Schottky-hibának is mondani. Ha a vakanciahelyről a hiányzó atom interstriciális helyzetbe jutott, akkor a vakanciának Frenkel-hiba a neve.

Színcentrumok

Ionos kristályban az ionok és a vakanciák mindig úgy rendeződnek el, hogy a rács kis résztérfogataiban sem halmozódjon fel eredtő töltés. Ez az oka annak, hogy ha a rácsban szennyezőként ionok vagy más töltések jelennek meg vagy vakanciaként hiányoznak a rácsból, akkor mindig átrendeződika többi ion, illetve azok külső vegyértékelektronjai. Ezt az átrendeződést töltéskompenzációnak nevezik; a töltéskompenzációnak a színcentrum a leglátványosabb megnyilatkozása. Ha egy kristályt röntgenbesugárzásnak tesznek ki vagy gamma-részecskékkel, neutronokkal, esetleg elektronokkal sugároznak be, akkor megváltozik a színe. A gyémánt például kékes színű lesz, ha elektronokkal bombázzák, a kvarc meg megbarnul a neutronsugárzástól. A nagyenergiás sugárázás hibahelyeket hoz létre a kristályban, és a kristály csak bizonyos mértékű töltéskompenzációval tarthatja fenn a töltéssemlegességet. A ponthiba körüli töltések csak diszkrét energiaállapotban lehetnek, pontosan úgy, ahogyan a az atomok körüli elektronok. A ponthibával kapcsolatos energiaszintek közötti energiakülönbségeknek a látható spektrumba eső frekvenciák felelnek meg. Emiatt a hibahely bizonyos hullámhosszakon elnyel a fényt, és a kristály elszíneződik. A sugárzási károsodás sokszor hőkezeléssel ( melegítéssel) megszüntethető, és azzal eltűnik az elszíneződés is.

Diszlokációk A nem lokális (kiterjedt) hibák egész atomsíkokra is kiterjedhetnek. Az ilyen hibák közül a diszlokációk a legfontosabbak. A diszlokációk vonalhibák, vagyis azzal függnek össze, hogy a kristályrácsban hiányos lesz egy sík. 1934-ben Taylor, Orowan Ernő és Polányi Mihály egymástól függetlenül felvetette a diszlokációnak mint a fémek mechanikai szilárdságát meghatározó objektumnak a gondolatát. A diszlokációk mikroszkopikus vizsgálata kiderítette, hogy egy fémkristály plasztikus deformációjakor nem egymástól függetlenül távolodnak el az atomok, hanem egy atomsík átcsúszik egy másikba. A diszlokáció révén egyszerű mechanizmus tulajdonítható ennek az elcsúszásnak – és ahhoz nem is kell a kristály anyagának térfogati átrendeződése. A diszlokáció olyasféleképpen mozog a kristályban, mint a szőnyegben a gyűrődés. A szőnyeg egészének odábbtolásához viszonylag nagy erő kell, de a gyűrődés előretolásához – és a szőnyeg azzal is odábbhelyeződik – kis erő is elég. A diszlokációknak ezt a mozgását plasztikus folyásnak nevezik.

Anyagszilárdság

A mindennapi életben előforduló fémdarabok polikristályosak, vagyis sok apró kristályból állnak és ezek a kristályszemcsék más-más orientációjúak. A kristályszemcsék közötti határt szemcsehatárnak nevezik. A szemcsehatárok, a szennyező atomok és más diszlokációk megakasztják a diszlokációk plasztikus folyását. A kereskedelemben forgalmazott fémek a mechanikai igénybevétel szempontjából rendszerint túlságosan gyengék, és ez a gyengeség a különféle diszlokációk mozgékonyságával függ össze. Viszonylag kis feszültségértéken is lehet bennük siklás és a siklással összefüggő deformációk. A szennyező atomok és a szemcsehatárok akadályozzák az atomi síkok siklását. A fémek szilárdságát hagyományosan rendezetlenségi tartományok kialakításával, a kristályhibák szaporításával szokás fokozni. Az acélba például megmunkáláskor szennyező atomokat (szenet) implantálnak. Ezzel a vasatomok rácsa tökéletelenebb lesz, és a szennyezők megakadályozzák a diszlokációk mozgását, s ettől az acél szilárdabbá és keményebbé válik.

A diszlokációk teljes megszüntetése látszatra ideális eszköz lenne a szilárdságnövelésre. Csakhogy ez csupán hajszálszerű egykristálymintákra – a whiskerekre – sikerült. A whiskerek néhány mikrométer szélesek és csak ritkán hosszabbak néhány milliméternél. Mért szilárdságuk megközelíti az elméleti határt.

Ponthibák egy kétdimenziós kristályban

Schottky-hiba kialakulása

Frenkel-hiba kialakulása

Diszlokáció egy kétdimenziós kristályban. A többletként adódó AB atomsík feszültséget okoz a CD kötésben. A CD kötés felszakadása után CB kötés alakul ki. Ez a fokozatos mozgás eltolja a diszlokációt, és ebből végül az adódik, hogy a BDG és a CF sík egymásra csúszik.

kristálymikrofon

Olyan mikrofon, amelyben a hangullámok egy Rochelle-sóból, vagy egy hasonló, piezoelektromos tulajdonságokkal rendelkező anyagból álló lemezre esnek. A nyomás ingadozása a piezoelektromos effektus következtében váltakozó elektromos térré alakul.

kristály-oszcillátor (piezoelektromos oszcillátor)

Egy olyan oszcillátor, amelyben a frekvenciát egy piezoelektromos kristály határozza meg. A kristály, többnyire kvarckristály, párhuzamos, fémmel bevont lapjaira váltakozó elektromos teret kapcsolva az a saját, természetes frekvenciáján kezd el rezegni. Ez a frekvencia, a kristály vágásától függően a kilohertz vagy megahertz tartományban lehet. A mechanikai rezgések elhangolódástól mentes, váltakozó elektromos teret hoznak létre a kristályban. Az eszköz egy oszcillátorban képes annak rezonancia-frekvenciáját szolgáltatni, ezáltal kiválthatja a hangolt áramkört, vagy használható egy körülbelül a kristály frekvenciájára hangolt oszcillátorhoz csatolva is. Ez utóbbi esetben a kristály megakadályozza az elhangolódást. A kristály-oszcillátorokat széles körben használják a kvarcórákban.

kristályrács

A kristályos anyag atomjai, ionjai vagy molekulái által alkotott szabályos térbeli mintázat. A kristályrácsot egy elemi celle ismételt eltolásaival lehet felépíteni. Lásd még kristályrendszer.

kristályrendszer

A kristályoknak az egységcellák összevetésén alapuló osztályozási módszere. Összesen hét kristályrendszer van. Ha a cellát egy , és oldalú paralelepipedon alkotja, és a és oldal által bezárt szög, az és oldal által bezárt szög, az és oldal által bezárt szög, akkor ez a hét rendszer a következőképpen írható le:

(1) köbös: ,

(2) tetragonális: ,

(3) rombos (más néven ortorombikus) ,

(4) hexagonális ,

(5) trigonális ,

(6) monoklin ,

(7) triklinikus ,

krisztallográfia

A kristályalak és -szerkezet vizsgálata. Lásd még Röntgenkrisztallográfia.

kritikus állapot

A folyadéknak az az állapota, amikor a folyadékfázisnak és a gázfázisnak ugyanakkora a sűrűsűge. A folyadék ekkor kritikus hőmérsékleten, kritikus nyomáson és kritikus térfogaton van.

kritikus hőmérséklet

1. Az a hőmérséklet, amely felett a gáz csupán a nyomás növelésével nem cseppfolyósítható. Lásd még kritikus állapot 2. Lásd átalakulási pont.

kritikus kitevők

Olyan számok, amelyek azt jellemzik, hogy bizonyos termodinamikai mennyiségek, például a fajhő, hogyan divergálnak egy másodrendű fázisátalakulás hőmérsékletéhez közeledve. Néhány modellben – különösen alacsony dimenziószám mellett – a kritikus kitevőket pontosan ki lehet számítani. Általában különféle approximációs technikákkal közelítőleg számíthatók. Erre gyakran alkalmazzák a renormálási csoportot.

kritikus nyomás

A kritikus állapotú folyadék nyomása, azaz a kritikus térfogatú és kritikus hőmérsékletű folyadék nyomása.

kritikus reakció

Olyan nukleáris láncreakció, amelyben egy átalakulás átlagosan pontosan egy újabb reakciót idéz elő, és így a folyamat önfenntartóvá válik. Ha egy átalakulás következtében létrejövő rá következő átalakulások átlagos száma egy alá csökken a reakció szubkritikus, nem jön létre láncreakció, ha meghaladja az egyet a folyamat szuperkritikus és robbanásszerűen megy végbe.

kritikus szög

Lásd teljes belső visszaverődés.

kritikus tér

A mágneses tér fluxussűrűségének, a indukcióvektornak az a kritikus értéke, amely felett a szupravezető-képesség megszűnik. Ez az érték egyaránt függ a hőmérséklettől és a szupravezető anyagi minőségétől. Előfordulhat, hogy a kritikus teret maga a szupravezető áram okozza. Ez azt jelenti, hogy a szupravezető átalakulási hőmérséklete alatt a szupravezető áramnak van egy maximumális értéke.

kritikus térfogat

Adott tömegű folyadék térfogata kritikus állapotában, azaz amikor kritikus a hőmérséklete és a nyomása. A kritikus fajlagos térfogat az egységnyi tömegre eső térfogat a kritikus állapotban. A múltban gyakran ez utóbbit értették kritikus térfogaton.

kritikus tömeg

Az legkisebb tömeg amelynek a hasadó anyagból jelen kell lenni ahhoz hogy láncreakció jöjjön létre. Például, az urán 235-ös izotópjának bomlásakor két vagy három neutron keletkezik, melyek mindegyike képes egy újabb atommagot széthasítani előidézve a láncreakció létrejöttét. Ha az urán-235 tömege kisebb a kritikus tömegnél, az anyag felszínén túl sok neutron szökik el a rendszerből, így a láncreakció nem jön létre. Az atombombában két vagy több, a kritikus tömegnél kisebb mennyiségű, hasadó anyagot helyeznek el, amelyeket egyesítve a tömeg eléri a kritikus értéket, amelynek következtében a bomba felrobban.

krómacél

8–25 százaléknyi krómot tartalmazó acél. A jellegzetes krómacélban 18 százalék a króm, 8 százalék a nikkel és 0,15 százalék a szén. A kromacélok nagyon kevéssé rozsdásodnak, és vegyi üzemekben, evőeszközök és golyóscsapágyak anyagaként használatosak.

kromacitás

Valamely vizuális inger színminőségének objektív leírása, mely független a fényerősségtől, de azzal együtt teljes egészében meghatározza a színt. A színminőséget az színkoordinátákkal adjuk meg, ahol . és a fény trikromatikus mérőszámai, azaz megmondják, hogy a három alapszínt pontosan milyen arányban kell összekevernünk ahhoz, hogy az adott színű fényt megkapjuk.

kromatikus aberráció (színi eltérés)

Lásd aberráció.

kromoszféra

A Nap légkörének közvetlenül a fotoszféra felett elhelyezkedő része. A kromoszféra normális körülmények között csak akkor látható, ha a fotoszférát a Hold teljesen eltakarja. A kromoszféra körülbelül 10000 kilométer vastag és a hőmérséklet benne a fotoszféra határán mérhető 4000 K-ről a korona alatti átmeneti tartományig 50000 K-re emelkedik.

Kuiper öv

A Nap körül a Neptunuszon és a Plútón túl keringő nagy számú objektum (Kuiper öv objektumok, angolul KBO-k) sávja. Azt gondolják, hogy a Kuiper öv a rövid periódusidejű üstökösök forrása. Létezését először Gerard Kuiper (1905–73) amerikai csillagász javasolta 1951-ben. 1992-ben fedezték fel.

Kundt-féle cső

August Kundt (1839–1894) által 1866-ban készített eszköz, mely a hang terjedési sebességének mérésére alkalmas különféle közegekben. Ez egy zárt üvegcső, amelybe előzőleg száraz port (korpafűmagot) szórnak. Az eredeti eszközben a hangforrás egy fémpálca volt, amelynek egyik vége az üvegcső egyik végét lezáró dugattyún keresztül nyúlt be a csőbe. A rudat megdörzsölve a keltett hanghullámok a dugattyún keresztül bejutnak a csőbe. Ha a dugattyú helyzetét addig változtatjuk, míg a gázoszlop hossza a félhullámhossz egész számú többszöröse nem lesz, akkor a kialakuló állóhullámok a port a csőben csíkokba rendezik, s így a csomópontok távolsága megmérhető. A rezgő pálcát helyettesíthetjük oszcillátorral vezérelt mikrofonnal is.

kúp

Olyan alakú test, melyeket azok az egyenesek hoznak létre (az alkotók), amelyek rendre egy sík egy zárt görbéjének (direktrix) pontjait és egy a síkon kívüli pontot (a kúp csúcspontját) kötnek össze. Ha a direktrix egy kör, a kapott test körkúp, melynek alapja köralakú. Ha a kúp csúcsát az alap középpontjával összekötő egyenes (tengely) merőleges az alap síkjára, a kúp egyenes körkúp, melynek térfogata , ahol az alapkör sugara, a kúp csúcsának az alap síkja feletti távolsága, a kúp magassága. Ha a kúp tengelye nem merőleges az alap síkjára, a kapott test ferde kúp. Bármely kúp esetén fennáll, hogy a kúp térfogata az alap területének, és a kúp csúcsa és az alaplap távolsága, vagyis a kúp magassága szorzatának a harmada.

külső meghajtó (periféria)

A számítógép központi vezérlő egységéhez csatlakoztatott tetszőleges meghajtó, például bemeneti vagy kimeneti egység. Általában a háttértárolót is perifériának tekintik.

Kürti Miklós

(1908–1998) Budapesten született. Párizsban a Sorbonne-on kezdte egyetemi tanulmányait, majd a berlini egyetemen fejezte be, ahol kémiából és fizikából doktorált (1931). A breslaui főiskolán kezdett tanítani. 1933-tól Oxfordban élt. Itt 1940-ig a Clarendon Laboratórium munkatársa volt. A II. világháborúban részt vett a brit atombomba fejlesztési programjában. 1945-től haláláig az Oxfordi Egyetemen dolgozott. 1965–1967 között a Royal Society alelnöke volt. Kiemelkedő eredményeket ért el az alacsony hőmérsékletek fizikájában. 1956-ban az úgynevezett atommag lemágnesezés módszerével K, majd 1957-ben ő és Hobden K hőmérsékletet ért el. Munkásságának számos elismerése közül kiemelkedik az ezért kapott Fritz London díj. Az alacsony hőmérsékletek fizikájának a technológia és a biológia területén történő alkalmazásával és a mágnességtannal foglalkozott. A főzési technika fizikája és kémiája foglalkoztatta. Oxfordban hunyt el, Budapesten van eltemetve.

küszöb

Egy paraméter vagy változó minimális értéke, amely felett egy adott folyamat létrejön.

küszöbfrekvencia

Lásd fényelektromos jelenség.

kvadratikus (másodfokú) egyenlet

Olyan egyenlet, melyben szereplő változó legnagyobb hatványa a második. A másodfokú egyenlet alakja . Az egyenlet gyökei .

kvadratúra

A Hold vagy egy külső bolygó azon helyzete, amikor az az egyenes, amely őt a Földdel összeköti, derékszöget alkot a Földet a Nappal összekötő egyenessel.

kvantálás

Az a folyamat, amelynek során valamely, eredetileg a klasszikus elmélet alapján értelmezett rendszerre egy kvantumelméletet építünk fel. A folyamat kiindulópontja, hogy felírjuk a klasszikus rendszer Lagrange- vagy Hamilton-függvényét. A kvantumelmélet felépítését többféle formalizmus, például a mátrixmechanika vagy a hullámmechanika segítségével hajthatjuk végre. Ezeknek a módszereknek az alkalmazása ahhoz a következményhez vezet, hogy a rendszer, például egy atom energiaszintjei nem folytonosak, hanem diszkrétek (kvantáltak) lesznek. A kvantummechanika felfedezése előtt, az 1920-as évek közepéig a kvantálás az atomi rendszerekre ad hoc posztulátumok sorát jelentette, amilyen például a Bohr-elmélet és annak általánosításai voltak.

kvantum

Az a minimális mennyiség, amellyel egy rendszer jellemzői, például energiája vagy impulzusmomentuma megváltozhatnak. Ezek a mennyiségek tehát nem folytonosan változnak, hanem mindig a releváns kvantum egész számú többszörösei lesznek. Ez az elv a kvantumelmélet alapja. Hullámok és mezők esetében a kvantumot gerjesztésként foghatjuk fel, ami a hullámnak vagy a mezőnek részecskeszerű értelmezést ad. Az elektromágneses mező kvantuma a foton, a gravitációs mezőé a graviton. Lásd kvantummechanika.

kvantumállapot

Egy kvantált rendszer állapota, amelyet kvantumszámaival írunk le. Például a hidrogénatom állapotát négy kvantumszám, írja le. Alapállapotban ezek értékei: 1, 0, 0 és .

kvantumelektrodinamika (QED)

Az elektromágneses sugárzás tulajdonságait és annak töltött anyaggal való kölcsönhatását a kvantummechanika fogalmaival leíró tudomány. A mozgó elektronok protonnal való ütközése ebben az elméletben tér-idő diagrammal (Feynman diagramm) szemléltethető, melyen a részecskék fotonokat cserélnek (lásd az ábrát).

A Feynman diagrammot használó perturbációszámítással kapott eredmények alapján az elméleti és kísérleti eredmények -nél jobb pontossággal megegyeznek. Ennek alapján a QED a fizika legpontosabb elmélete. Habár a QED-ben sok kiszámolt effektus nagyon kicsi (körülbelül eV), az olyan jelenségek, mint egy atom energiaszintjeinek felhasadása, nagyon nagy pontossággal bizonyítják a vákuumállapot fluktuációinak és a vákuum polarizációjának fizikai valóságát.

A QED mértékelmélet, melynek mértékcsoportja Abeli (lásd csoportelmélet).

kvantumelektronika

A kvantumoptika és az elektronok kifejezetten kvantummechanikai tulajdonságainak alkalmazása elektronikus berendezések tervezésére.

kvantumelmélet

Max Planck 1900-ban kidolgozott elmélete a feketetest-sugárzás értelmezésére. Eszerint az elmélet szerint az energiakibocsátás kvantumokban (lásd kvantum) történik, amely kvantumok energiája , ahol a Planck-állandó, pedig a sugárzás frekvenciája. Ez az elmélet vezetett el az anyag és a sugárzás kölcsönhatásának modern, kvantummechanikának nevezett elméletéhez, mely általánosítja és helyettesíti a klasszikus mechanikát és a Maxwell-féle elektromágneses elméletet. A nemrelativisztikus kvantumelmélet a részecskéket teremthetetlennek és elpusztíthatatlannak tekinti, amelyek a fénysebességhez viszonyítva lassan mozognak és tömegük nem változik a sebességgel. Ezek az előfeltevések alkalmazhatók az atomi és molekuláris jelenségekre, továbbá a magfizika bizonyos vonatkozásaira. A relativisztikus kvantummechanikát a fénysebességgel vagy csaknem fénysebességgel mozgó részecskékre alkalmazzuk.

kvantumgravitáció

A kvantumtérelmélet egy típusa, amely arra tesz kísérletet, hogy a gravitációs tér általános relativitáselmélettel való leírását belefoglalja az elméletbe. Azonban ezen elméletek közül jelenleg még egyik sem elfogadott. Ellentétben azzal, hogy a másik három fundamentális kölcsönhatásra működik a kvantumtérelméletek renormalizálása, a kvantumravitációra ez az eljárás nem működik, bár van arra némi evidencia, hogy a szuperhúr elmélet végtelenektől mentesen le tudja írni a gravitáció kvantumelméletét. A kvantumgravitáció egy közelítése a görbült térbeli kvantumtérelmélet, melyben a gravitációs kölcsönhatást klasszikusnak, míg az összes többi kölcsönhatást a kvantummechanikai alapokon állónak tekintjük. A görbült térbeli kvantumtérelmélet fontos tulajdonsága a Hawking-sugárzás leírása. A kvantumgravitáció kielégítő elmélete szükséges a közvetlenül az ősrobbanás (big bang) utáni, nagyon korai univerzumnak, és a fekete lyukakhoz kapcsolódó szingularitásoknak a leírásához.

kvantumízdinamika (kvantumflavourdinamika) (QFD)

Lásd elektrogyenge kölcsönhatás elmélete.

kvantumkáosz

Olyan rendszerek kvantummechanikája, amelyeknek megfelelő klasszikus rendszer a káosz tulajdonságait mutatja. Ezt a témát Einstein vetette fel 1917-ben, amikor megmutatta, hogy a Bohr-elmélet kvantálási feltételeit módosítani kell azokra a rendszerekre, amelyek a klasszikus mechanika szerint kaotikus viselkedésűek. A kvantumkáosz intenzíven kutatott terület, amelynek számos eredménye még magyarázatra vár. Feltűnő, hogy a klasszikus leírásban kaotikus rendszerek nem szükségképpen kaotikusak a kvantummechanikai leírásban. A kvantummechanikában a káoszt vagy a Schrödinger-egyenlet időbeli változásában, vagy annak sajátfüggvényeiben és sajátértékeiben fellépő véletlen fogalmával írják le.

kvantumkriptográfia

A kvantummechanikán alapuló kriptográfia. Mivel a rendszer kvantumállapotára vonatkozó bármilyen mérési kísérlet megváltoztatja a kvantumállapotot, a kvantumkriptográfiának az az alapötlete, hogy ha az üzenet kvantumállapotként létezik, akkor az azt lehallgató megváltoztatja azt. Jelenleg még sok munkára van szükség ahhoz, hogy a kvantumkriptográfia a gyakorlatban is megvalósítható legyen.

kvantummechanika

A kvantumelméletre támaszkodó mechanika, mely úgy keletkezett, hogy a klasszikus mechanika és elektrodinamika képtelen volt egyidejűleg mind az elektromágneses hullámokra, mind az atom szerkezetére ellentmondásmentes magyarázatot adni. A 20. század kezdetétől számos atomi szintű jelenség zavarta a fizikusokat, mert úgy látszott, hogy egymásnak ellentmondó elvek bevezetése nélkül egyszerűen nem lehet megmagyarázni ezeket a jelenségeket. Az egyik ilyen jelenség ahhoz kapcsolódott, amikor fémek felületét megvilágítva elektronkibocsátást figyeltek meg. Einstein megértette, hogy ezt az úgynevezett fényelektromos jelenséget nem lehet értelmezni, ha a fényt klasszikusan hullámként fogjuk fel. A kísérletek azt mutatták, hogy csak akkor történik elektronkibocsátás, ha a beeső fénynek elég rövid a hullámhossza, ugyanakkor a fény intenzitásának látszólag nem volt szerepe. Úgy tűnt, semmi értelme annak, hogy rövid hullámhosszú kis hullámfodrok könnyedén képesek elektront kilökni a fémből, míg nagy, hosszúhullámú, árapályszerű hullámok erre képtelenek. 1905-ben Einstein kilépett a klasszikus mechanika keretei közül, s a fényelektromos jelenségre Planck termikus sugárzásról szóló munkájában talált magyarázatot (lásd Planck-féle sugárzási törvény). Ebben a munkájában ahelyett, hogy egy hullámtól elvárható módon folytonosnak fogná fel, Planck a fényenergiát diszkrét csomagokból állónak tekintette. Einstein feltételezte, hogy a fényelektromos jelenségnél a fény afféle részecskezáporként viselkedik, s a részecskék energiáját az Planck-képlet adja meg, ahol a fény frekvenciája, pedig a Planck állandó. Minden ilyen, 1926-tól fotonnak nevezett fényrészecske energiáját a fém egyetlen elektronjának adhatja át. Az elektron csak akkor válik szabaddá, ha az elektrontól legalább annyi energiát kap, amennyi a kilökődéshez szükséges. Bármennyi foton jut is a fémfelületre, nem történik elektronkibocsátás, ha az egyes fotonok energiája nem éri az elektront a fémben tartó vonzóerő legyőzőséhez szükséges energiát. Az, hogy Einstein elegáns matematikai formába öltöztetve visszatért Newton korpuszkuláris fényelméletéhez, mérföldkövet jelentett a kvantummechanika fejlődésében.

A fény részecskeként való felfogásához további megerősítést adott a Compton-effektus. A Compton-szórás esetén a röntgensugár oly módon szóródik egy elektronon, mintha részecskeütközés történt volna. Az elektronnak átadott impulzust ki lehet számolni, ha úgy vesszük, hogy a röntgensugár egy foton impulzusával rendelkezik. A foton impulzusára a sugárnyomás klasszikus elmélete ad számszerű kifejezést. Ismeretes, hogy ha az elektromágneses hullám által szállított energia nagysága területegységenként és másodpercenként joule, akkor a hullám sugárnyomása , ahol a fénysebesség. A fotonok energiájának Planck-féle kifejezése ezeknek a fotonoknak a impulzusára ezzel egyenrangú összefüggést ad: ahol a fény hullámhossza. A Compton-effektus kísérleti vizsgálata jó egyezést adott az előbbi képlettel.

A fényelektromos jelenségből és a Compton-effektusból egyaránt az következik, hogy a fény az anyagnak csomagokban adja át az energiát és az impulzust. Olyan, mintha az energia és az impulzus lennének a fizikai kölcsönhatások alapvető „fiyet[esyk0yei”, s ezek a valuták csak olyan névértéken léteznének, amely a Planck-állandó többszöröse. Ezeket a mennyiségeket „kvantált” mennyiségeknek mondjuk, az energia- és impulzuscsomagokat pedig kvantumoknak nevezzük. A kvantummechanika lényegében ezeknek az energia- és impulzuskvantumoknak a rendszerek közötti cseréjével foglalkozik. A kvantumelmélet megszületése előtt a kísérletek több, mint egy évszázadon keresztül mind arra mutattak, hogy a fény hullámként viselkedik. A fényelektromos jelenség és a Compton-effektus sikeres értelmezése azonban azt demonstrálta, hogy bizonyos helyzetekben a fény úgy hat kölcsön az anyaggal, mintha részecskeáram lenne. Niels Bohr komlementaritási elvnek nevezte el azt az elvet, amely szerint a fény természetének magyarázatához két modellre van szükség. Az elvet Louis de Broglie francia arisztokrata tovább általánosította, aki 1923-ban azt mondta, hogy bizonyos körülmények között az anyagi részecskék is viselkedhetnek hullámként.

Ezért az elgondolásért Louis de Broglie 1929-ben megkapta a Nobel-díjat, azután, hogy 1927-ben Clinton Davissonnak és Lester Germernek sikerült megmérni az elektron de Broglie-hullámhosszát. Davisson és Germer az elektron diffrakcióját vizsgálták nikkelkristályon. Az egyes elektronok viselkedése véletlenszerűnek és megjósolhatatlannak tűnt, de nagy számú elektront bocsátva a kristályra, jellegzetes diffrakciós mintázatok mutatkoztak. Ez azt bizonyította, hogy az elektron, amelyet addig egyszerűen anyagi részecskének gondoltak, megfelelő körülmények között hullámszerű tulajdonságokat mutat. A klasszikus mechanika és elektromosságtan kétféle entitást ismert: az anyagot és a teret, más nevén mezőt. A klasszikus fizikában az anyag részecskékből áll, a hullámok pedig a tér rezgései. A kvantummechanika elkeni az anyag és a mező különbségét. A modern fizikus kénytelen elismerni, hogy az univerzumot olyan entitások alkotják, amelyek részecske–hullám kettősséget mutatnak.

Az anyag és a tér egy új reprezentációjára van szükség, amely maximálisan figyelembe kell vegye a részecske–hullám dualitást. A kvantummechanikában az elektront egy hullámfüggvénynek nevezett komplex szám reprezentálja, ami az időnek és a térkoordinátáknak a függvénye. A hullámfüggvény úgy viselkedik, mint valamely közegben (például húron) terjedő klasszikus hullám, interferenciát, diffrakciót stb. mutat. A klasszikus hullámtól eltérően azonban az elektron hullámfüggvénye természeténél fogva komplex mennyiség. Mivel az elektron megfigyelhető tulajdonságai nem komplex számok, ebből következik, hogy magát a hullámfüggvényt az elektron egyetlen fizikai tulajdonságával sem lehet azonosítani. Davisson és Germer az említett elektrondiffrakciós kísérletben azt tapasztalta, hogy bár az egyes elektronok viselkedése véletlenszerű és kiszámíthatatlan, amikor a készüléken nagy számú elektront bocsátanak át, diffrakciós kép jön létre, amelynek az intenzitáseloszlása arányos a hullámfüggvényhez társított intenzitással. A hullámfüggvény intenzitása abszolút értékének négyzetével -tel egyenlő. Ezért, bár az elektron hullámfüggvényének nincs fizikai jelentése, a hullámfüggvény adott pontbeli abszolút értékének a négyzete arányos lesz azzal a valószínűséggel, amellyel az elektron az adott pontban megtalálható.

Az elektron hullámfüggvényének ki kell elégítenie az energia és az impulzus megmaradására alapozott hullámegyenletet. Ezt a hullámegyenletet kétféleképpen közelíthetjük meg: klasszikus vagy relativisztikus felfogásban. Az így előálló hullámegyenleteket sajátértékegyenleteknek nevezzük, mert ugyanolyan alakúak, mint a matematika sajátértékproblémának nevezett ágában érvényes egyenletek, azaz ahol valamilyen, a függvényre értelmezett matematikai művelet (számmal való szorzás, differenciálás stb.), pedig egy valós szám, amelyet a kvantummechanikában sajátértéknek neveznek. A hullámfüggvényt gyakran sajátfüggvénynek nevezik. A kvantummechanikának ez a megközelítése hullámmechanikaként ismert (lásd még Schrödinger-egyenlet).

Az elektron energiáját és impulzusát az és összefüggések kapcsolják össze az elektronhullám frekvenciájával és hullámhosszával. Miközben a hullámfüggvény leírja egy részecske hullámszerű viselkedésének jellemzőit, nem definiálja azokat a fizikai attribútumokat, amellyel mint részecske rendelkezik. Részecskeként az elektronnak könnyen meghatározható tér- és időbeli helyzete van, nem úgy amikor a tér valamilyen oszcillációjaként tekintjük, amelynek hatása a térnek és az időnek egy tartományára terjed ki. Az elektron e kétféle felfogásának összeegyeztethetetlensége vezet el a Heisenberg-féle határozatlansági elvhez. Heisenberg ismerte fel, hogy ha az anyagnak hullámszerű tulajdonságai vannak, akkor az anyag szokásos fizikai attribútumai (amilyen a helyzet, az impulzus, a mozgási energia stb.) nem determinisztikus, hanem statisztikai módon fognak kifejeződni. Ezt illusztrálja a Davisson–Germer-kísérletben megfigyelt diffrakciós minta. Az egyedi elektron valahogy bejut a berendezésbe és olyan nyomot hagy maga után, amely statisztikailag összeegyeztethető a hullámfüggvény intenzitásával. Mintha a végső hullámfüggvény az elektron összes lehetséges helyzetének szuperpozíciója lenne, a lehetséges elektronhullámok egymást erősítve és gyengítve együttesen alakítanák ki a végső diffrakciós képet.

Ismeretes, hogy különböző hullámhosszú hullámokat okosan szuperponálva elő lehet állítani véges kiterjedésű hullámokat (lásd Fourier-analízis). Zérus kiterjedésű, azaz pontszerű hullámcsomag előállításához azonban végtelen sok hullámot kell szuperponálni. Heisenberg felismerte, hogy ezeknek a hullámcsomagoknak kell számot adniuk az anyagi részecskéknek, például az elektronnak a részecske jellegű tulajdonságairól is. Ez egyben azt is jelenti, hogy az elektron és minden anyagi részecske helyzetében és impulzusában van egy belső bizonytalanság (lásd határozatlansági elv). Mivel a különféle hullámhosszú hullámok az elektron különböző lehetséges impulzusértékeinek felelnek meg, az ilyen hullámok szuperpozíciójából előálló, pontszerű kiterjedésű részecske impulzusának végtelen bizonytalansága van. Ezért aztán minél pontosabban ismerjük az elektron helyzetét, annál kevésbé tudjuk meghatározni az impulzusát és fordítva. Hasonló bizonytalanság figyelhető meg az elektron energiája és időbeli helyzete között.

Inkompatibilis mennyiségeknek nevezzük azokat a mennyiségeket, amelyeket a fentiekhez hasonló (egymást kizáró) módon kapcsol össze egymással a határozatlansági reláció.

A kvantummechanika hullámmechanikai felfogásával ekvivalens formalizmus a mátrixmechanika, amely a matematikai operátorok elméletén alapul. Lásd még Bell-tétel; rejtett változók elmélete.

kvantumoptika

A fény kvantummechanikai aspektusainak vizsgálata. A kvantumoptika a sugárzások kvantumelméletével írja le a fotonokat, a koherens sugárzásokat, valamint a fotonok és az atomok kölcsönhatását. A kvantumoptika fontos ága a lézerek vizsgálata; további alkalmazásai a fotonika és a kvantumelektronika

kvantumos Hall-jelenség

A Hall-jelenség igen alacsony hőmérsékleten tapasztalható kvantummechanikai változata; ilyenkor az Hall-együttható a érték többszöröse (itt a Planck-állandó és az elektron töltése). A Hall-együttható tehát kvantált érték. A kvantumos Hall-jelenségeknek két változatuk van. Az egész kvantumos Hall-jelenségben az értéke igen nagy pontossággal egész szám. Ez a jelenség felhasználható az és a pontos megmérésére. A tört kvantumos Hall-jelenségben együtthatójának tört az értéke.

Az egész kvantumos Hall-jelenség egymással kölcsönhatásban nem álló elektronok feltevésével levezethető; a tört kvantumos változatról azt tartják, hogy kétdimenziós rendszerben működő sokelektron-kölcsönhatástól ered, és az *anyon fellépésére lehet példa (lásd kvantumstatisztika).

kvantumösszefonódás

Kvantummechanikai jelenség: egy részecskének vagy egy rendszernek ilyen esetekben nincs meghatározott állapota, hanem két „összefonódott” állapot köztes formájaként létezik. Amikor „mérést” hajtunk végre a rendszeren, akkor a két állapot egyike kiválasztódik. Lásd Bell-tétel.

kvantumstatisztika

Olyan részecskékből álló rendszer statisztikai leírása, amely részecskék a kvantummechanika törvényeinek engedelmeskednek, nem a klasszikus mechanikai törvényeknek. A kvantumstatisztika az energiaállapotokat kvantáltnak tekinti. A Bose–Einstein-féle statisztika akkor használható, ha tetszőleges számú részecske lehet ugyanabban a kvantumállapotban. Az ilyen részecskéket bozonnak nevezik. A bozonoknak a perdületük; itt tetszőleges egész szám, a pedig a Planck-állandó. Azonos bozonoknak mindig szimmetrikus a hullámfüggvényük. Ha egy-egy kvantumállapotot csak egyetlen részecske foglalhat el, akkor a Fermi–Dirac-féle statisztika lép érvénybe; az ilyen részecskéket fermionnak nevezik. A fermionok teljes perdülete értékű; és az azonos fermionok hullámfüggvénye mindig antiszimmetrikus.

A spin és a statisztika közötti kapcsolatot a spinstatisztika-tétel adja meg.

Két térbeli dimenzióban létezhetnek olyan részecskék (vagy kvázirészecskék), amelyeknek a statisztikája mintegy a fermionoké és a bozonoké közé esik; ezek a részecskék az anyonok; az azonos anyonokat leíró hullámfüggvény nem szimmetrikus (nem a fázisjel) és nem is antiszimmetrikus (nem a fázisjel), hanem folytonosan két részecske cseréjére interpolál és között. Az anyonoknak szerepük lehet a törtkvantumos Hall-jelenségekben.

kvantumszám

Lásd atom; spin.

kvantum-számítástudomány

Olyan számítógépes rendszerek elmélete és tervezése, amelyeknek a műveleteit kvantumhatások befolyásolják. Az egyik lehetséges szint, hogy az információtárolást és feldolgozást atomi vagy molekuláris méretű komponensekre bízzák. Példa erre egy olyan tároló, amelyben az információt az atom spinjének különböző állapotai őrzik, vagy egy olyan logikai kapu, amelyet egyetlen elektron mozgása vagy spinje szabályoz. Ilyen típusú rendszereket vizsgál a nano-számítástechnika (lásd még spintronika). Még ennél is alapvetőbb szinten a kvauntum-számítástudomány kifejezés olyan kvantumeffektusok alkalmazását jelenti, amelyeknek a klasszikus információfeldolgozási folyamatban nincs is megfelelője. Egy klasszikus számítógép az információt biteken tárolja, amelyeknek két alternatív értékük lehet (0 és 1). A kvantumszámítógépben a 0 és 1 érték lineáris kombinációját egy összefonódott állapot őrzi (lásd kvantumösszefonódás). Az információnak ez az egysége a kvantumbit (vagy qubit). Ezen a módon jóval több információ tárolható, és – elvben – lehetséges a párhuzamos feldolgozás. A kvantumszámítógépek jóval gyorsabbak lesznek, mint a hagyományos gépek, és olyan számítások elvégzésére is képesek lesznek, amelyeknek nincs realitása a hagyományos gépekre tervezett algoritmusokkal. Ezen a területen a kutatók ioncsapdákat használnak és spinméréseket végeznek a kvantumalgoritmusok technikai megvalósítására.

kvantumszimuláció

Nagy számú atomból vagy molekulából álló rendszer viszonylag kisméretű alrendszereinek számítógépes modellezése. Ezzel a módszerrel tanulmányozni lehet a szilárd testeket, a folyadékokat, a felületek tulajdonságait és a felületi reakciókat.

kvantumszíndinamika

Az erős kölcsönhatást a kvarkok és antikvarkok közötti zérus tömegű gluonok cseréjével leíró mértékelmélet (lásd elemi részecskék). A kvantumszíndinamika a kvantumelektrodinamikához (QED) hasonló, a „szín” tulajdonsága analóg az elektromos töltéssel, a gluonok pedig a fotonnal. A QCD mértékcsoportja nem-Abeli, így az elmélet sokkal bonyolultabb, mint a kvantummelektrodinamika, a QCD mértékszimmetriája nem sérült szimmetria.

A QCD fontos tulajdonsága az aszimptotikus szabadság, vagyis az a tulajdonság, hogy nagyon nagy energián (és ennek megfelelően kis távolságoknál) a kvarkok közti kölcsönhatás erőssége zérushoz tart. Az aszimptotikus szabadság következtében az erős kölcsönhatás nagyenergiájú viselkedésének leírására használható a perturbációszámítás, hasonló eredménnyel, mint ahogy azt a parton modellel leírták.

kvantumteleportálás

A kvantumállapotok teleportálása, azaz az állapot átjuttatása a tér egyik tartományából egym másikba. Ezt közvetlenül nem lehet végrehajtani a klónozhatatlansági tétel következtében. Megvalósítható azonban olyan rendszerben, amelyben kvantumösszefonódás van a részrendszerek elemei között. A kvantumteleportálást fotonokból és elektronokból álló rendszerekben egyaránt végrehajtották.

kvantumtérelmélet

A kvantummechanikán alapuló elmélet, melyben a rendszer szabadsági fokainak száma végtelen. A kvantumtérelméletben a részecskéket terekkel írják le, melyek normál módusai kvantáltak. Például a kvantumelektrodinamikában, melyben a részecskék fotonokat sugároznak ki, illetve nyelnek el, a foton az elektromágneses tér kvantumja.

A relativisztikus kvantumtérelméletetek segítségével írhatók le az elemi részecskék közötti fundamentális kölcsönhatások. Ezek az elméletek megjósolták az antirészecskék létezését, és rámutattak a spin és a statisztika közötti kapcsolatra, amely a Pauli-féle kizárási elvhez vezet (lásd spinstatisztika-tétel). Az elméletek sikere ellenére nem világos, hogy a kvantumtérelmélet képes-e teljesen egyesített leírását adni az összes kölcsönhatásnak (a gravitációs kölcsönhatást is beleértve).

kvantumugrás

A rendszer (egy atom vagy egy molekula) két kvantumállapota közötti átmenet.

kvark

Lásd elemi részecskék.

kvarkbezárás

Azon alapuló hipotézis, hogy szabad kvarkot még soha nem figyeltek meg . Ez a kvantumszíndinamika következménye, melyben az aszimptotikus szabadság tulajdonsága azt jelenti, hogy a kvarkok közti kölcsönhatás egyre gyengébb lesz, ahogy a kvarkok közti távolság csökken, és az erő zérushoz tart, ahogy a távolság zérushoz tart. Fordítva, a kvarkok közti vonzó kölcsönhatás erősebb lesz, ha a köztük lévő távolság nagyobb lesz. A kvarkbezárás hipotézise az, hogy a kvarkokat nem lehet elválasztani egymástól, csak színszinglett (olyan állapot, melyben vagy mind a három színtöltésű kvark egyenrangúan, vagy egy adott színtöltésű kvark és egy ezzel antiszíntöltésű antikvark szerepel) állapotok jöhetnek létre. Lehetséges, hogy nagyon nagy hőmérsékleten, ami a korai univerzumban volt jelen, a kvarkok szabadok voltak. Azt a hőmérsékletet, ahol ez bekövetkezik, szabaddá válási (kiszabadulási) hőmérsékletnek nevezik. A kvarkbezárás hipotézisét még nem bizonyított elméletileg meggyőzően, de sok evidencia van rá.

kvark-gluon plazma

Az anyag olyan állapota, melyben a kvarkok és a gluonok nem alkotnak barionokat és mezonokat, hanem a forró plazma állapotában vannak. Úgy gondolják, hogy ez az állapot állt fenn a korai univerzumban egészen addig, míg körülbelül másodperccel az ősrobbanás (big bang) után egy fázisátmenet következett be. Ekkor az univerzum már elegendően alacsony hőmérsékletre hűlt le ahhoz, hogy a kvarkok hadronokká alakulása – azaz a kvarkbezárás létrejöhessen.

kvazárok

Csillagászati objektumok egy csoportja, amelyek csillagszerűnek látszanak az optikai fényképeken, de olyan nagy vöröseltolódást mutatnak, amely csillagok esetén nem valószínű. 1961-ben fedezték fel, amikor azt találták, hogy sok ilyen csillagszerű objektum erős rádiófrekvenciás jelet sugároz. Ma már több, mint 600 ilyen objektum ismert, vöröseltolódásuk egészen nagy, akár 4 is lehet.(2003-ban vöröseltolódású kvazárt is felfedeztek) A csillagászok többsége azt az elképzelést támogatja, hogy a megfigyelt nagy vöröseltolódások magyarázata a, táguló Világegyetemre jellemző, kozmológiai vöröseltolódás. (Néhányan ugyanakkor kitartanak amellett, hogy a kvazárok vöröseltolódása származhat valamilyen lokális Doppler effektusból, ez a Galaxisban közeli objektumok jellegzetessége, a Földhöz és a Naphoz képesti relatív mozgások következtében lép fel, esetleg a vöröseltolódás lokális gravitációs effektusokból is eredhet.) Ha a vöröseltolódások valóban kozmológiai eredetűek, akkor a kvazárok a legtávolabbi objektumok a Világegyetemben, némelyikük akár fényévre is lehet. A kvazárok egzakt tulajdonságai nem ismertek, de az asztrofizikusok azt gondolják, hogy ezek a galaxisok erőteljes aktivitást mutató magjai. A mag annyival fényesebb a galaxis többi részénél, hogy emiatt a forrás pontszerűnek látszik. Egy javaslat szerint a kvazárok energiaforrása egy szupernehéz fekete lyuk, amely a környező galaxisokból csillagok anyagát és gázt szippant magába. Számottevő bizonyítékhalmaz támasztja alá ezt az elképzelést. A kvazár elnevezés az angol csillagszerű objektum (QSO, quasistellar object), vagy csillagszerű galaxis (QSG, quasistellar galaxy) rövidítéséből származik. A kvazárok rádiófrekvenciás források is, ezért időnként csillagszerű rádióforrásnak (QSS, quasistellar radio source) nevezik őket.

kvázikristály

Olyan szilárdtest-szerkezet, amelyben (1) hosszú távú inkommenzurábilis transzlációs rend áll fenn és (2) a hosszú távú irány szerinti rend is olyan pontcsoportot követ, amilyet a krisztallográfia nem enged meg. Az (1) feltételt kváziperiodicitásnak nevezik. Két dimenzióban a ötszög ötfogású szimmetriája adhat példát olyan pontszimmetriára, amilyen a krisztallográfiában nem lehetséges, de a kvázikristályokban előfordul. Három dimenzióban a krisztallográfia nem enged meg ikozaéderes pontszimmetriát, de kvázikristályból van ilyen szimmetriájú ( például az AlMn). A kvázikristályok diffrakciós mintáiban Bragg- csúcsok vannak, és a Bragg-csúcsok sűrűsége minden síkban nagyobb annál, amire egy tökéletes peridikus kristályban számítani lehet.

kváziperiodikusság

Lásd kvázikristály.

kvázirészecske

Hosszú élettartamú egyrészecske-gerjesztés a soktestrendszerek kvantumelméletében. Ezek a gerjesztések azzal függnek össze, hogy az eredeti alkotórészek módosulnak a közeggel való kölcsönhatás miatt.