Der absolute Nullpunkt ist die tiefste theoretische Temperatur in unserem Universum. Am absoluten Nullpunkt erstarrt alle Materie, und nicht einmal Elektronen, Protonen oder Neutronen können sich bewegen. In der Realität ist es unmöglich, diesen Zustand zu erreichen, Physiker*innen beschäftigen sich jedoch viel damit, so nahe wie möglich an ihn heranzukommen.

Die Höhe einer Welle vom Nulldurchgang bis zum Maximum. Das Quadrat der Amplitude einer elektromagnetischen Welle ist direkt proportional zu ihrer Intensität. Somit ist die Amplitude einer Lichtwelle direkt dafür verantwortlich, wie hell eine Lichtquelle erscheint.

Vorrichtung zum Empfang und zur Abstrahlung von elektromagnetischen Wellen. Das Prinzip beruht auf der periodischen Schwingungsbewegung von im Material frei beweglichen Elektronen. Entweder können durch angelegte Spannungen Elektronen in der Antenne bewegt werden, so dass sie Strahlung absendet. Alternativ werden durch ankommende Strahlung Elektronen in der Antenne bewegt, was als elektrisches Signal weiterverarbeitet werden kann.

Atome sind die Bausteine, aus denen alle Stoffe bestehen. Sie setzen sich zusammen aus einem Atomkern und einer Atomhülle. Der Atomkern hat mit einem Durchmesser von wenigen Femtometern nur ein Zehntausendstel des gesamten Atomdurchmessers, enthält aber über 99,9% der Atommasse. Er besteht aus Protonen und Neutronen. Die Hülle umgibt den Kern und besteht aus Elektronen. Sie bestimmt die Größe des Atoms. Der positive Kern und die negative Hülle sind durch elektrostatische Anziehung aneinander gebunden. Alle Objekte, mit denen wir im Alltag konfrontiert sind, bestehen aus Atomen, die zu Molekülen, Kristallen oder anderen Strukturen zusammengeschlossen sind.

Im Zentrum jedes Atoms befindet sich der Atomkern, um den herum sich die Elektronenhülle befindet. Der Atomkern besteht aus Protonen und Neutronen. Die Anzahl der Protonen und Neutronen unterscheidet sich in den unterschiedlichen Elementen stark. Bei Wasserstoff besteht der Kern nur aus einem einzigen Proton. Bei kleinen Protonenzahlen haben Atomkerne ungefähr gleich viele Neutronen wie Protonen, je schwerer die Kerne werden, desto mehr Neutronen halten den Kern zusammen. Uran238 besteht zum Beispiel aus 92 Protonen und 146 Neutronen. Die Anzahl der Protonen bestimmt den Namen des jeweiligen Elements, verschiedene Atomkerne eines bestimmten Elements können aber leicht unterschiedliche Zahlen an Neutronen haben und dennoch stabil sein.

Quantenobjekte haben in der Regel keinen konkreten Aufenthaltsort, sondern einen Bereich, innerhalb dessen sie sich mit hoher Wahrscheinlichkeit befinden, z.B. das Elektronenorbital für die Elektronen in einem Atom. Die Aufenthaltswahrscheinlichkeit ist dann die Wahrscheinlichkeit, ein Teilchen an einem exakt bestimmten Ort zu finden.

Das Ångström ist eine Längeneinheit wie Meter und Zentimeter, die eingeführt wurde, um die kleinsten Objekte in unserem Universum zu beschreiben. Ein Ångström ist genau 10^-10 m, also zehn Milliarden mal kleiner als ein Meter. Dies ist ungefähr die Größe eines Atoms und wird daher häufig als Längeneinheit in der Atomphysik verwendet. Benannt nach dem schwedischen Physiker Anders Jonas Ångström.

Die Bloch-Kugel ist eine geometrische Darstellung eines quantenmechanischen Zwei-Zustand-Systems. Bei einer Messung findet man das System entweder am Nordpol oder Südpol der Kugel. Alle weiteren Punkte auf der Oberfläche stellen Superpositionen dieser beiden Zustände dar. Je näher an einem Pol, desto wahrscheinlicher ist dieses Messergebnis.

Das Bohrsche Atommodell ist ein altes Modell aus den Anfängen der Quantenmechanik, welches erklären sollte, warum Elektronen in Atomen nur bestimmte Mengen an Energie aufnehmen und abgeben können. Es wurde postuliert, dass die Elektronen auf ganz bestimmten Kreisbahnen, die einen besonderen Radius haben, stabil um den Atomkern kreisen können. Dieses Modell ist eine gute Veranschaulichung für die Energieniveaus im Atom, allerdings mittlerweile überholt.

Eine Materialgröße, die bestimmt, wie sehr Licht beim Eintritt in ein transparentes Medium gebrochen wird. Zudem bestimmt der Brechungsindex, wie groß die Lichtgeschwindigkeit in dem Medium ist. Zum Beispiel in Wasser, das einen Brechungsindex von ungefähr 1,3 hat, ist Licht etwa 25% langsamer als in Luft oder im Vakuum.

Die Kraft, die gegenseitig auf zwei elektrische Ladungen wirkt und dafür sorgt, dass sie sich anziehen oder abstoßen. Die Stärke der Kraft folgt dem quadratischen Abstandsgesetz: Verdoppelt man zum Beispiel den Abstand zwischen den geladenen Teilchen, wird die Kraft um einen Faktor vier kleiner.

Mit den seltsamen Eigenschaften quantenmechanischer Objekte konfrontiert, könnte man fragen, warum wir diese nicht im Alltag erleben. Warum kann eine Katze nicht an zwei Orten gleichzeitig sein, aber ein Elektron schon? Die Antwort liegt in der Dekohärenz. Bei großen Systemen, wie z.B. einem Menschen oder einer Katze in einer nicht abgeschirmten Umgebung, wirken unzählige Quantenteilchen permanent aufeinander ein. Jede dieser Interaktionen kann man als Messung interpretieren, die die beteiligten Superpositionszustände zerstört.

Wirft man Bälle auf eine Wand mit zwei Spalten, können sie einfach hindurchfliegen. Notiert man, wo die Bälle hinter der Wand auftreffen, sieht man natürlich direkt hinter den Spalten die meisten Treffer - die Bälle können hinter dem Spalt ja nicht die Richtung ändern, sie fliegen geradeaus hindurch. Bei Elektronen oder anderen Quantenteilchen ist dies nicht mehr der Fall. Treffen sie auf einen Doppelspalt (der allerdings sehr klein sein muss), erzeugen die Treffer auf der anderen Seite ein Interferenzmuster. Interferenz bedeutet, dass Wellen zusammentreffen und sich dabei gegenseitig auslöschen oder verstärken. Das bedeutet, Elektronen müssen ebenfalls Welleneigenschaften haben!
Versucht man jedoch zu messen, durch welchen Spalt das Elektron geflogen ist, verliert es seine Welleneigenschaften, und verhält sich wieder wie ein Ball, der einfach geradeaus durch den Spalt fliegt.

Das elektrische Feld um eine elektrische Ladung gibt für jeden Punkt im Raum an, welche Kraft durch sie auf andere Ladungen wirkt. Eine Punktladung, wie ein Elektron, ist das Zentrum eines radialen elektrischen Feldes, ähnlich wie die Erde das Zentrum des Gravitationsfeldes ist, das auf alle Massen eine Kraft ausübt.

Eine der vier Grundwechselwirkungen der Physik (Starke, Schwache, Elektromagnetische Kraft und Gravitation). Sie bestimmt die Interaktionen aller elektrischer Ladungen und aller Magnete. Somit ist z.B. die Coulombkraft eine direkte Folge der elektromagnetischen Wechselwirkung. Das Photon ist das Austauschteilchen dieser Wechselwirkung, d.h. dass man sich in der Teilchenphysik die Kommunikation zwischen den einzelnen geladenen Teilchen so vorstellt, dass Photonen zwischen ihnen ausgetauscht werden.

Das Elektron ist ein einfach negativ geladenes Elementarteilchen, das zu den drei Grundbausteinen der Materie gehört. Je nach Element bilden unterschiedliche Zahlen von Elektronen die Atomhülle (auch Elektronenhülle), die sich bei Atomen um den Atomkern herum befindet. Elektronen sind etwa 2000mal leichter als Protonen oder Neutronen. Elektronen sind zudem für die chemischen Bindungen der Atome zu Molekülen sowie der Wechselwirkung von Atomen und ihrer Umgebung verantwortlich. Elektronen können auch als freie, nicht an Atome gebundene Teilchen vorkommen und dadurch Energie und Information übertragen. Die kollektive Bewegung von freien Elektronen, wie sie in Metallen vorliegen, nennen wir Strom.

Auch Elektronenwolke genannt. Sie beschreibt die Menge aller Elektronen, die sich um einen Atomkern herumbewegen. Der Begriff Elektronenwolke ist dadurch geprägt, dass es nicht möglich ist, die genaue Position der einzelnen Elektronen zu bestimmen, sondern nur die Aufenthaltswahrscheinlichkeit aller Elektronen, d.h.die wahrscheinliche Verteilung der Elektronen um den Atomkern herum.

Nach dem Bohrschen Atommodell sind die Elektronenorbitale das neuere Modell für die Anordnung der Elektronen im Atom. Je zwei Elektronen mit entgegengesetztem Spin besetzen ein Orbital. Verschiedene Orbitale haben unterschiedliche Energien und die Orbitale werden vom tiefsten ausgehend nach und nach besetzt, bis alle Elektronen untergebracht sind. Innerhalb eines Orbitals sind die Elektronen vollständig delokalisiert, das heißt, es hat keinen genauen Aufenthaltsort, sondern ist über das ganze Orbital verteilt. Das Orbital entspricht der Wahrscheinlichkeitsverteilung für den Aufenthaltsort der Elektronen.

Das Elektronenvolt (eV) ist eine Einheit für die Energie, die in der Atom- und Nuklearphysik häufig verwendet wird. Ein Elektronenvolt ist genau die Energie, die ein einzelnes Elektron bekommt, wenn es eine Spannung von 1 Volt durchläuft. Diese Menge (1.6⋅10^-19 Joule) ist so winzig, dass das eV als Einheit für den Alltag relativ nutzlos ist.

Jedes Atom ist einem Element zugeordnet. Atome mit einem Proton im Kern heißen Wasserstoff, mit zwei Protonen Helium und so weiter bis hin zu den schwersten stabilen Atomen wie Uran mit 92 Protonen. Ein Element ist also der Überbegriff für alle Atome mit der gleichen Anzahl an Protonen.

Die kleinste mögliche Ladungsmenge, die ein freies Teilchen haben kann. Elektronen und Protonen tragen jeweils eine negative beziehungsweise positive Elementarladung, die auch beide exakt gleich groß sind. Jede größere Ladung ist ein ganzzahliges Vielfaches der Elementarladung. Die Größe dieser Ladung wurde 1909 von Robert Millikan gemessen und beträgt 1.602 * 10^-19 Coulomb [C].

Die Elementarteilchen sind jene Teilchen, die nach unserem heutigen Verständnis unteilbar sind. Das heißt, sie sind die fundamentalen Bausteine der Materie unseres Universums. Man unterscheidet zwischen Quarks, Leptonen und den Austauschbosonen, welche die fundamentalen Wechselwirkungen vermitteln. Hinzu kommt noch das Higgs-Boson, das teilweise für die Masse der Teilchen verantwortlich ist. Quarks und Leptonen (insbesondere Up-Quark, Down-Quark und Elektron) sind für alle Materie, der wir im Alltag begegnen, verantwortlich.

Die Fähigkeit, Arbeit zu verrichten. Energie kann in unterschiedlichen Arten vorkommen, beispielsweise als kinetische Energie (Bewegungsenergie), als potentielle Energie (etwa Höhen/Lageenergie im Gravitationsfeld oder elektrisch-potentielle Energie von Ladungen in elektrischen Feldern), chemische Energie oder als Wärmeenergie. Energie kann niemals vernichtet oder erschaffen werden – es findet in physikalischen Prozessen lediglich eine Umwandlung von einer Energieform in eine andere statt. Die Einheit der Energie ist Joule [J].

Farbe ist eine Interpretation des menschlichen Sehsinns von unterschiedlichen Wellenlängen von Licht. Während der Evolution hat sich der Sehsinn auf den Wellenlängenbereich spezialisiert, der von der Sonne am intensivsten ausgesendet wird. Licht mit einer Wellenlänge von 400 nm sehen wir als blau, eine Wellenlänge von 800 nm erscheint für uns rot. Alle für uns sichtbaren Farben liegen in dem Wellenlängenbereich dazwischen.

Die Anzahl bestimmter Ereignisse pro Zeiteinheit. In der Optik beschreibt man mit der Frequenz üblicherweise eine Eigenschaft des Lichtes. Hier benennt die Frequenz die Anzahl der Schwingungen der Lichtwelle, die in einer Sekunde passieren. Für grünes Licht mit 500 nm Wellenlänge sind dies 6*10¹⁴ Hz. Ein Hz (Hertz) ist definiert als eine Schwingung pro Sekunde.

Der Grundzustand beschreibt in einem quantenmechanischen System den energieärmsten Zustand. Teilchen, die sich im Grundzustand befinden, sind dort stabil. Teilchen in einem System streben immer an, zuerst den Grundzustand zu besetzen.

Elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge zwischen etwa 800 nm und 1 mm. Infrarotstrahlung ist langwelliger als sichtbares Licht. Infrarotstrahlung ist nicht mehr sichtbar, sondern wird von uns als Wärme wahrgenommen. Ab einer Wellenlänge von 1mm spricht man von Mikrowellenstrahlung.

Intensität ist definiert als Leistung pro Fläche und hat somit die Einheit W/m². In der Optik berechnet man die Intensität einer elektromagnetischen Welle neben einigen Konstanten aus dem Quadrat der Amplitude des elektromagnetischen Feldes.

Treffen (mindestens) zwei Wellen aufeinander, können sie sich gegenseitig verstärken oder abschwächen. Dies bezeichnet man als Interferenz. Wirft man etwa zwei Steine in einen See, kann man beobachten, wie die ringförmigen Wellen miteinander interferieren, da die Wellenberge zusammen noch höher, die Täler tiefer werden. Treffen aber Berg und Tal aufeinander, löschen sie sich gegenseitig aus. Dieses Phänomen beobachtet man bei allen Wellen, also Schall, Licht und auch einzelnen Quanten. Statische Interferenzbilder können sich nur bei kohärentem Licht (zB einem Laser) ausbilden.

Ein Atom, bei dem nicht genauso viele Elektronen in der Atomhülle vorkommen, wie Protonen im Atomkern. Ionen sind somit geladene Atome. Bei einem Elektronenüberschuss sind sie negativ, bei einem Protonenüberschuss positiv geladen.

Eine der fundamental wichtigen Flüssigkeiten im Universum und eine der größten Entdeckungen der Menschheit. Er enthält Koffein, der Wissenschaftler rund um die Uhr bei Laune hält und zu Höchstleistungen befähigt. Viele Meilensteine der Forschung sind nur durch ausreichenden Kaffeekonsum ermöglicht worden. Zusammen mit Schokolade verantwortlich für das Funktionieren der modernen Welt.

Die seit dem 16. Jahrhundert entwickelte klassische Physik beschreibt die Welt, wie wir sie in unserem Alltagsleben erfahren. Unsere Intuition erlaubt uns, ihre Vorhersagen zu verstehen, und diese Vorhersagen sind sehr genau in den Größenordnungen, in denen sich Menschen meist bewegen. In der Realität gehorcht unsere Welt jedoch den (im 20. Jahrhundert entdeckten) Gesetzen von Quantenmechanik und Relativitätstheorie, welche für sehr große und sehr kleine Längenskalen, sowie bei hohen Geschwindigkeiten, Vorhersagen machen, die aus menschlicher Perspektive erst einmal schwer zu verstehen sind - aber dennoch unser Universum viel genauer beschreiben, als es die klassische Physik kann.

Wellenzüge, die eine klar definierte Phasenbeziehung zu einander haben, bezeichnet man als kohärent. Eine Glühbirne sendet inkohärentes Licht aus: Ihre einzelnen Lichtwellen sind von unterschiedlichen Atomen ausgesendet, die während der Emission des Lichtes keinerlei Beziehung zueinander hatten. Dadurch können die Lichtwellen unterschiedlich lang sein, verschiedene Wellenlängen, Ausbreitungsrichtungen oder Polarisationen haben. Durch die Kohärenz der z.B. der Wellenzüge in einem Laser ist es möglich, wiederholbare und überprüfbare Experimente durchzuführen. Zudem können nur mit kohärentem Licht stationäre (sich nicht ändernde) Interferenzerscheinungen beobachtet werden.

Eine Eigenschaft von Teilchen, die bestimmt, wie stark sie an der elektromagnetischen Wechselwirkung teilnehmen. Es gibt nur zwei Einstellungsmöglichkeiten für die elektrische Ladung: Eine negative Ladung, wie sie Elektronen haben, und eine positive, wie Protonen sie tragen. Die Gesamtladung eines Objektes bestimmt sich durch die Anzahl von Elektronen und Protonen in ihm. Die elektrische Ladung schafft um sich herum ein elektrisches Feld. Gleichzeitig benötigt ein Teilchen eine Ladung, um elektrische Felder wahrzunehmen. Die Einheit der Ladung ist das Coulomb [C].

Lichtquelle, die einen kohärenten (also phasengleichen), gebündelten Lichtstrahl durch die stimulierte Emission von Photonen aussendet. Laser bestehen meist aus einem Lasermedium, einer Energiequelle, mit dem dieses Medium energetisch angeregt wird, und zwei Spiegeln, zwischen denen sich das Medium befindet. Durch die Energiequelle (Blitzlampe, Stromquelle, anderer Laser) werden die Atome oder Moleküle im Lasermedium angeregt. Sendet ein Atom Licht in die Richtung eines Spiegels aus, wird dieses in das Medium zurückreflektiert, wo es die anderen Atome dazu bringt, Licht in dieselbe Richtung und mit denselben Eigenschaften auszusenden. Dies nennt man stimulierte Emission. Da die Energiequelle ständig neue Atome anregt, kann sich dieser Prozess vielmals wiederholen, sodass die Intensität des Lichtes zwischen den beiden Spiegeln im Medium immer stärker wird. Einer der beiden Spiegel lässt einen Bruchteil des Lichtes durch: den nutzbaren, kohärenten Laserstrahl.

Ein kurzes Paket aus Licht/Energie, das von einem Laser ausgesendet wird. Einige Laser senden einen kontinuierlichen Laserstrahl aus, andere sind gepulst, um möglichst viel Energie in sehr kurze Zeit zu stecken. Aktuell sind Laserpulse mit einer Dauer von unter hundert Attosekunden herstellbar.

Die Menge an Energie pro Zeiteinheit. Die Einheit ist ein Watt [W], was einer Energie von einem Joule pro Sekunde entspricht [J/s].

Im strengen Sinne umfasst Licht nur das für das menschliche Auge sichtbare elektromagnetische Spektrum von etwa 400 - 800 nm. Häufig spricht man aber auch außerhalb dieses Bereiches (z.B. im Infraroten, Ultravioletten oder ganz allgemein bei elektromagnetischer Strahlung) von Licht. Wie jedes Quantenteilchen kann Licht sowohl als Teilchen als auch als Welle beschrieben werden. Das kleinste Stück Licht wird als Photon bezeichnet. Jedes Photon hat eine genau festgelegte Energie, die von seiner Wellenlänge bestimmt wird.

Die Geschwindigkeit, mit der sich Licht ausbreitet: etwa 300 000 km pro Sekunde. Damit ist meist, wenn nicht anders angegeben, die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum gemeint. In verschiedenen Materialien kann die Lichtgeschwindigkeit — je nach Brechungsindex - unterschiedlich ausfallen. Sie ist aber stets langsamer als die Vakuumlichtgeschwindigkeit. Die Vakuumlichtgeschwindigkeit ist zudem die maximale Geschwindigkeit, mit der Information übertragen werden kann.

Elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge zwischen etwa 1 - 300 mm. Bei kleineren Wellenlängen spricht man von Infrarotstrahlung und bei längerer Wellenlänge von Radiostrahlung. Mikrowellen eignen sich besonders für Schwingungsanregungen in Wassermolekülen, weswegen sie zum Aufwärmen von wasserhaltigen Materialien, wie etwa Speisen und Getränken verwendet werden können.

Ein stabiler Zusammenschluss mehrerer Atome. Dies reicht von kleinen Molekülen aus zwei asserstoffatomen (H₂) bis hin zu Molekülketten, wie die unserer DNS, mit ungefähr 100 Milliarden Atomen. Die Bindung zwischen den Atomen wird von Elektronen bestimmt, die auch für die chemischen Reaktionen der einzelnen Moleküle untereinander verantwortlich sind.

Elektrisch neutrales Teilchen, das zusammen mit dem Protonen als Baustein für Atomkerne dient. Neutronen können auch als freie Teilchen vorkommen, sind dann allerdings nicht stabil, sondern Zerfallen mit einer Halbwertzeit von etwa 10 Minuten in ein Proton, ein Elektron und ein Neutrino (genauer: ein Elektronantineutrino). Durch die starke Wechselwirkung werden Neutronen und Protonen im Kern aneinander gebunden und können so die elektrostatische Abstoßung der Protonen kompensieren.

Die Lehre vom Licht. Der Begriff der Optik umfasst das Wesen des Lichts selbst und die Experimente und physikalische Phänomene rund um das Licht. Dieser Begriff wird sehr universell benutzt und reicht von der Beschreibung der reinen geometrischen Flugbahn eines Lichtstrahls bis hin zur technischen Umsetzung moderner, lasergetriebener Quantenoptik.

Bestrahlt man einen Festkörper mit Licht in der passenden Wellenlänge, werden die Photonen von den Elektronen in den Atomhüllen absorbiert und die Elektronen können aus der Hülle gelöst werden. Diese Eigenschaft von Licht ist ein Beweis für die Existenz von Photonen, da das Auftreten des Photoeffekts nur von der Wellenlänge (also Energie der einelenen Photonen), nicht aber von der Intensität (Anzahl auftrefferender Photonen) abhängt.

Das Elementarteilchen des Lichts, also die kleinste mögliche Menge an Licht. Ein Photon hat eine bestimmte Energie und eine betimmte - von der Energie abhängige - Wellenlänge. Licht kann man sich als einen Fluss vieler Photonen vorstellen, die jeweils einzeln die Parameter des Lichtes bestimmen, wie Farbe oder Polarisation. Die Intensität des Lichtes ist direkt von der Anzahl der Photonen abhängig. Photonen sind masselos und bewegen sich somit immer mit Lichtgeschwindigkeit. Diesem Teilchenbild entgegen steht die Wellennatur des Lichts, in dem Licht nicht als Teilchen, sondern als elektromagnetische Welle beschrieben wird. Ob sich Licht wie eine Welle oder ein Teilchen verhält, hängt vom jeweiligen Experiment ab. Im allgemeinen Kann Licht von geladenen Teilchen (Elektronen, Protonen, etc.) aufgenommen und abgegeben werden und vermittelt so die elektromagnetische Wechselwirkung.

• Atto (a): Präfix für einen Faktor 10^-18, also 0.000000000000000001.
• Femto (f): Präfix für einen Faktor 10^-15, also 0.000000000000001.
• Piko (p): Präfix für einen Faktor 10^-12, also 0.000000000001.
• Nano (n): Präfix für einen Faktor 10^-9, also 0.000000001.
• Mikro (µ): Präfix für einen Faktor 10^-6, also 0.000001.
• Milli (m): Präfix für einen Faktor 10^-3, also 0.001.
• Kilo (k): Präfix für einen Faktor 10³, also 1000.
• Mega (M): Präfix für einen Faktor 10⁶, also 1000000.
• Giga (M): Präfix für einen Faktor 10⁹, also 1000000000.
• Tera (T): Präfix für einen Faktor 10¹², also 1000000000000.
• Peta (P): Präfix für einen Faktor 10¹⁵, also 1000000000000000.

Beschreibt die Auslenkungsrichtung einer Welle im Raum, senkrecht zu ihrer Ausbreitungsrichtung. Im Falle von Licht gibt die Polarisation an, in welcher Ebene die elektromagnetischen Felder schwingen. Licht kann eine lineare Polarisation haben, was bedeutet, dass das elektrische Feld in einer Eben auf und ab schwingt. Zudem gibt es auch die sogenannte zirkulare (oder elliptische) Polarisation, bei der sich die Schwingung des Feldes nicht auf eine Ebene beschränkt, sondern sich schraubenförmig bewegt. Dies kann auch als phasenverschobene Superposition zweier linearer Polarisationen interpretiert werden. Polarisation existiert für jede Art von transversalen Wellen, wie z.B. Licht; für longitudinale Wellen, wie z.B. Schall, gibt es keine Polarisationen.

Elektrisch positiv geladenes Teilchen, das zusammen mit dem Neutron als Baustein für Atomkerne dient. Protonen können im Gegensatz zu Neutronen stabil als freie Teilchen vorkommen.

Die Quantelung ist der Begriff, nach dem die Quantenmechanik benannt ist. Wie sich herausstellt, sind viele Größen, von denen man früher dachte, sie wären beliebig oft unterteilbar, in Wahrheit gequantelt. Ein Beispiel ist das Licht, welches in Photonen zerlegt werden kann, die eine bestimmte Menge an minimaler Energie haben. Man kann sich das wie die Pixel auf einem Bildschirm vorstellen: Aus der Ferne denkt man vielleicht, dass man beliebig weit hereinzoomen kann, aus der Nähe sind die Pixel aber die kleinste mögliche Unterteilung des Bildes.

Die Quantenmechanik ist ein Teilgebiet der Physik, welches die Objekte und Vorgänge auf atomarer Ebene beschreibt. Sie ist benannt nach der Entdeckung, die den Anstoß zu ihrer Erforschung gab: Die Quantelung von Größen wie zum Beispiel Licht und Energie. Die Quantenmechanik erlaubt die exakte Beschreibung vieler Phänomene, die vor ihrer Entdeckung unmöglich zu verstehen waren. Dazu gehören die Wärmestrahlung, Halbleiter, die Existenz von Atomen, der Photoeffekt und viele weitere.

Ein Qubit ist ein QuantenBit, also ein Bit, das durch ein quantenmechanisches System mit zwei möglichen Zuständen realisiert wird. Ein klassisches Bit kann nur die Zustände 0 oder 1 annehmen, wohingegen ein Qubit als Superposition von 0 und 1 vorliegen kann. Wenn man es misst, erhält man jedoch immer entweder 0 oder 1 als mögliches Ergebnis.

Elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge von mehr als etwa 300 mm. Bei kleineren Wellenlängen geht sie in Mikrowellenstrahlung über.

Elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge zwischen etwa einem Pikometer und 10 Nanometern. Diese Grenzen der Begriffsdefinition unterscheiden sich je nach Fachgebiet. Bei kleineren Wellenlängen geht sie in Gammastrahlung über, bei höheren Wellenlängen schließt sich das Ultraviolette an. Aufgrund der unterschiedlichen Absorption von Röntgenstrahlen in Knochen und dem umgebenden Gewebe, wird Röntgenstrahlung häufig für medizinische Zwecke verwendet.

Die Schrödinger-Gleichung ist die fundamentale Bewegungsgleichung der nichtrelativistischen Quantenmechanik. Sie stellt den Zusammenhang zwischen der Zeitentwicklung eines Zustandes und seiner Gesamtenergie her. Dies erlaubt die Berechnung sowohl der Zustände, welche eine System durchläuft, als auch der Gesamtenergien, welche in diesem System auftreten können.

Der Spin eines Teilchens ist dessen quantenmechanischer Eigendrehimpuls. Anders als beim klassischen Drehimpuls geht der Spin nicht auf die Bewegung von Materie auf Kreisbahnen zurück. Der Spin ist eine intrinsische Eigenschaft eines jeden Teilchens. Der Spin wird in Vielfachen des Planckschen Wirkungsquantums ausgedrückt. Man unterscheidet Teilchen mit ganzzahligem Spin (Bosonen) und solche mit halbzahligem Spin (Fermionen).

Superposition bedeutet, dass man jeden quantenmechanischen Zustand eines Systems als die Überlagerung mehrerer anderer Zustände beschreiben kann. Bei einer Messung muss sich das System für einen Zustand aus einer bestimmten Auswahl entscheiden. Die Form der Superposition legt dann die Wahrscheinlichkeit fest, einen dieser möglichen Zustände bei der Messung zu erhalten. Zum Beispiel kann einem Teilchen kein bestimmter Ort zugewiesen werden, sondern nur ein Bereich mit einer bestimmten Aufenthaltswahrscheinlichkeit.

Unterhalb einer materialabhängigen Sprung-Temperatur fällt der elektrische Widerstand eines Supraleiters auf null ab und das Material wird zu einem perfekten Diamagneten - das bedeutet, dass keine magnetischen Felder im Innered vorhanden sein können.

Teilchen sind in der Regel sehr, sehr kleine Objekte. Einige Beispiele sind Elektronen, Atome, Photonen, Nukleonen und viele weitere. Interessanterweise bestehen manche Teilchen selbst wieder aus anderen Teilchen. In der klassischen Physik behandelt man Teilchen meist als Punkte, deren Position, Masse und Geschwindigkeit genau bekannt sind. In der Quantenmechanik sind Teilchen etwas schwerer zu fassen, da man keine genaue Position oder Geschwindigkeit kennt, sondern eine sogenannte Wellenfunktion ihren Zustand beschreibt.

Wenn jemand sagt, dass es draußen 25°C sind, dann kann man sich gleich etwas darunter vorstellen. Aber was misst die Temperatur eigentlich genau? Die Luft draußen, aber auch alle anderen Gegenstände (z.B. ein Stück Metall oder Wasser), bestehen aus winzigen Teilchen, von denen jedes einzelne eine gewisse Geschwindigkeit und damit kinetische Energie besitzt. Diese Teilchen bewegen sich in alle Richtungen ungeordnet umher, auch wenn die Luft scheinbar in Ruhe zu sein scheint. Die Temperatur ist nun das Maß dfür die durchschnittlische kinetische Energie aller Teilchen einer Substanz.

Elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge zwischen etwa 10 und 400 nm. Diese Grenzen der Begriffsdefinition unterscheiden sich je nach Fachgebiet. Bei kleineren Wellenlängen geht das Ultraviolett in Röntgenstrahlung über, bei höheren Wellenlängen schließt sich das sichtbare Licht an.

Verschränlkung bedeutet, dass ein System als Ganzes betrachtet einen wohldefinierten Zustand einnimmt, obwohl den Teilsystemen kein eindeutiger Zustand zugeordnet werden kann. Das hat verblüffende Konsequenzen: Führt man an jedem der Teilsysteme eine Messung durch, so scheinen die Messergebnisse zwar für sich genommen zufällig, aber aufeinander abgestimmt. So als ob zwei Würfel mysteriöserweise immer dasselbe Ergebnis würfeln würden.

Das Wasserstoffatom besteht aus einem einzelnen Proton, begleitet von einem Elektron in seiner Hülle. Das Wasserstoffatom ist das einzige, dessen quantenmechanische Gleichungen exakt gelöst werden können. Daher ist es sehr wichtig zum Testen von Hypothesen.

Eine Welle ist nichts anderes als eine Schwingung, die sich im Raum ausbreitet. Ein Beispiel hierfür ist Schall, eine Schwingung von Luftmolekülen, die sich ausbreitet, da die Luftmoleküle an ihre Nachbarn stoßen und so die Schwingung weitergeben. Licht ist ebenfalls eine Welle, die allerdings elektromagnetisch ist. Die "Schwingung" hier ist die periodische (regelmäßige) Veränderung des elektrischen und magnetischen Feldes.

Die räumliche Ausdehnung einer gesamten Wellenschwingung. Die Wellenlänge gibt die Länge der Welle an, bis sie sich identisch wiederholt. Bei Licht ist die Wellenlänge indirekt proportional mit der Energie korreliert (höhere Wellenlängen ergeben kleinere Energien) und legt fest, welche Farbe unser Auge diesem Licht zuordnet.

Der Zustand eines physikalischen Systems enthält alle Informationen über dieses System zu einem gewissen Zeitpunkt. Im Falle eines einzelnen Elektrons wären diese seine Wahrscheinlichkeitsverteilung im Raum und die Ausrichtung des Spins. Der Zustand ist jedoch nicht unbedingt ein quantenmechanischer Begriff, auch in der klassischen Physik wird er verwendet. Hier spricht man dann von Position und Geschwindigkeit. Bei Systemen aus vielen Teilchen kann der Gesamtzustand sehr komplex sein.