科学– 科学の『なぜ？』 –

透明なプラスチックを曲げると偏光板越しに虹色模様が見えるのは、応力複屈折によって偏光成分に波長依存の位相差が生じるためです。光弾性法との関係まで解説します。

真空中の光にはなぜ決まった有限の速さがあるのでしょうか。電磁波としての光、マクスウェル方程式、特殊相対論、SIでの光速の定義まで初心者向けに解説します。

光学ガラスの種類で分散の大きさが違うのは、組成によって電子応答と屈折率の波長依存性が変わるためです。アッベ数、クラウン・フリント・EDガラス、色収差補正まで比較して解説します。

pHが変わると色素の吸収スペクトルが変わるのは、プロトン化・脱プロトン化で分子構造と電子状態が変わり、電子遷移に必要なエネルギー差が変化するためです。

音はなぜ固有振動数が合うと大きく共鳴するのでしょうか。外から加わる振動と自然に揺れやすい周波数が一致し、エネルギーが効率よく積み重なる仕組みを楽器や建物の例で解説します。

圧力と面積の基本式P=F/Aは同じでも、力のかけ方、材料の変形、真実接触面積、圧力分布によって結果は違って見えます。硬い材料と柔らかい材料、平均圧力と局所圧力の違いを解説します。

圧力の高度変化は、気温・重力・気体の平均分子量・密度によって変わります。静力学平衡とスケールハイトから、暖かい大気・冷たい大気、軽い気体・重い気体の違いを解説します。

パスカルの原理は、密閉流体に加えた圧力変化が全体へ伝わることを示し、油圧ジャッキやブレーキで小さな力を大きな力へ変換する基礎です。圧力・面積・力の関係から解説します。

圧力と深さの関係は、流体の密度・圧縮性・重力・表面圧力によって変わります。水・油・水銀・海水・気体を比較し、ρghが成り立つ条件とずれる条件を解説します。

大気圧は、地球の重力で上空の空気を支えることと、空気分子が物体表面へ衝突することによって生じます。空気柱の重さ、分子運動、高度による気圧変化、圧力差まで仕組みを解説します。