Kuka löysi sähkömagneettisen säteilyn ensimmäisen kerran?
Tutkan historia
Saksalainen Heinrich Hertz todisti, että sähkömagneettinen säteily heijastuu metalliesineistä. Tämän lisäksi hän osoitti, että sähkömagneettiset signaalit voivat matkustaa ilman halki. Vuonna 1888 hän todisti sähkömagneettisen säteilyn olemassaolon rakentamalla kojeen, jonka avulla voitiin tuottaa radioaaltoja. Magnetismi
Aristoteleen välittämien tietojen mukaan magnetismia tutki tarkemmin ensimmäisenä Thales, joka eli noin vuosina 625–545 eaa. Kuitenkin jo suunnilleen samoihin aikoihin myös Intiassa Sushruta käytti ensimmäisenä magneetteja kirurgisiin tarkoituksiin.
Kaksoisrakokoe
Fyysikko G. I. Taylor teki 1909 kokeen, jolla todettiin sähkömagneettisen säteilyn dualistinen luonne. Siinä heikon valon annettiin kulkea valokuvauslevylle valonlähteen ja valokuvauslevyn välissä olleen läpinäkymättömän levyn kahden raon kautta. Sen sijaan, että valokuvauslevylle olisi muodostunut kaksi raitaa, siihen muodostuikin useista eri vahvuisista raidoista koostuva interferenssikuvio. Tämä selitettiin ensin sillä, että fotonit interferoivat keskenään raoissa, mutta selitys osoitettiin vääräksi käyttämällä fotonilähdettä joka lähetti vain yhden fotonin kerrallaan; tämäkin koejärjestely tuotti samanlaisen interferenssikuvion. Sähkömagneettinen kenttä
Sähkömagneettinen kenttä on sähkövarauksen aiheuttama, sähkömagneettiseen vuorovaikutukseen perustuva fysikaalinen kenttä. Luonnossa esiintyvistä tunnetuimpia lienevät valo, Maan magneettikenttä ja Auringon magneettikenttä. Pientaajuisia sähkömagneettisia kenttiä syntyy käytettäessä esimerkiksi hiustenkuivaajaa. Matkapuhelin käyttää hyväksi radioaaltoja ja mikroaaltouunin toiminta perustuu suurtaajuiseen sähkömagneettiseen kenttään. Perusvuorovaikutus
Eri perusvuorovaikutusten ajatellaan vaikuttavan eri etäisyyksillä, ja ne ovat alun perin olleet selitysmalleja eri fysikaalisiin ilmiöihin, joita ei siihen mennessä olleilla teorioilla ole kyetty selittämään. Gravitaation perussäännöt (joita Einstein myöhemmin tarkensi) keksittiin 1600-luvulla (Galilei, Newton). Sähkömagneettisen vuorovaikutuksen säännöt osoittivat 1800-luvun fyysikot (pääasiassa Maxwell), heikon vuorovaikutuksen ovat löytäneet 1920-luvun alun, radioaktiivisuuden selittäneet, fyysikot (muun muassa Heisenberg ja Paul Dirac), ja vahvan vuorovaikutuksen teoriat on kehitetty selittämään hiukkaskiihdyttimissä havaittuja ilmiöitä. 1970-luvulla kolme näistä saatiin yhdistettyä nykyiseksi standardimalliksi. Sähkökitara
Ensimmäisen sähkökitaraäänitteen teki jazzkitaristi George Barnes Chicagossa 1. maaliskuuta 1938. Joskus ensimmäiseksi levyttäjäksi on mainittu myös kitaristi Eddie Durham, mutta hänen levytyksensä on tehty 15 päivää myöhemmin. Näitä kitaristeja merkittävämmäksi pioneeriksi nousi kuitenkin nuorena kuollut kitaristi Charlie Christian, joka tutustui soittimeen Durhamin välityksellä. Myös blues-musiikissa sähkökitara omaksuttiin käyttöön jo varhain. Bluesissa merkittävin pioneeri oli T-Bone Walker, joka levytti ensimmäiset sähkökitarasoolonsa vuonna 1942. Rock-musiikissa kitara oli mukana jo alusta alkaen. Se omaksuttiin siihen rhythm and blues -musiikista. Merkittävimpänä rock-kitaran pioneerina on pidetty yleensä Chuck Berryä. Etenkin rock- ja metallimusiikille tyypillinen särösoundi alkoi yleistyä 1960-luvun puolivälin jälkeen. Kenties tärkein särösoundin popularisoija oli The Kinks yhtyeen kitaristi Dave Davies. Sähkömagneettinen säteily
Ympärillämme oleva sähkömagneettinen säteily aiheuttaa kehon pinnan lämpenemistä radiotaajuisilla aalloilla ja kehomme varautumista pienitaajuisilla sähkökentillä. Pienitaajuisten aaltojen varauksita osa tunkeutuu kehomme sisään ja aiheuttaa sähkövirtoja. Osa jää iholle pintavarauksina ja sähkökenttinä.
Sähkömagneettisen säteilyn biologiset vaikutukset ovat selvimpiä ionisoivan säteilyn alueella. Ultravioletti-, röntgen- ja gammasäteiden energia on riittävä rikkomaan yksittäisten molekyylien kemiallisia sidoksia. Tämän on todettu aiheuttavan pitkäaikaisaltistuksena syöpää ja erittäin suurten kerta-altistusten tapauksessa erilaisia välittömiä säteilyvaurioita, jotka lievissä tapauksissa voivat esiintyä muun muassa ihon punoituksena. René Blondlot
Hän oli huomattava kokeellinen fyysikko, ja hän tuli kuuluisaksi 1890-luvulla ja 1900-luvun alussa kokeidensa ansioista, jotka vahvistivat Heinrich Hertzin vuonna 1893 saamat tulokset magneettikentän polarisaatiosta. Hän myös osoitti kokeellisesti, että radioaaltojen nopeus on suurella tarkkuudella sama kuin valonnopeus. Aurinkokenno
Vuosina 1886–1900 saksalaiset fyysikot Wilhelm Hallwachs ja Philipp Lenard tutkivat yksityiskohtaisesti valosähköilmiötä ja saivat melko odottamattomia tuloksia: monokromaattisen valon osuessa kennoon elektroneja ei irtoa ellei käytetyn valon taajuus ollut korkeampi kuin rajataajuus; käytetyn valon intensiteetti ei vaikuta pysäytysjännitteeseen (jännite, jolla elektronien kulku katodilta anodille saadaan estettyä). Klassinen fysiikka ei kyennyt selittämään valosähköilmiön ominaisuuksia, vaan siihen vaadittiin elektronia ja Max Planckin kvanttihypoteesia. Vuonna 1905 Albert Einstein kehitti valosähköilmiölle tarkan analyysin olettamalla, että valonsäde koostuu pienistä energiapaketeista, joita hän kutsui fotoneiksi tai kvanteiksi. Osuessaan kappaleen pintaan fotoni absorboituu elektroniin, mutta vastoin klassisen fysiikan käsitystä energian siirtymisestä elektroni saa joko koko fotonin energian tai ei mitään. Jos absorboituvan fotonin energia on suurempi kuin irrotustyö, elektroni voi paeta pinnalta. Suurempi intensiteetti taajuuden pysyessä samana tarkoittaa sekunnissa emittoituvien elektronien määrän kasvua eli suurempaa jännitettä. Suurimmalla osalla metalleista rajataajuus on UV-alueella, mutta kaliumin ja cesiumin oksideilla rajataajuus on näkyvän valon alueella. François Arago
Arago keksi ensimmäisenä niin sanotun rotaatiomagnetismin havaitessaan, että pyöritettäessä ei-magneettista johdinta se magnetoituu. Arago laajensi tässä tanskalaisen Hans Christian Ørstedin aiempaa työtä. Ensin Arago havaitsi vuonna 1820, että sähkövirran johtaminen spiraalin muotoiseen kuparisylinteriin antoi sille magneettiset ominaisuudet, jotka kuitenkin lakkasivat kun virran katkaisi. Vuonna 1824 hän havaitsi edelleen, että ei-magneettisen kuparisen levyn pyörittäminen sai sen yläpuolelle ripustetun magneettineulan pyörimään vastaavasti. Michael Faraday osoitti myöhemmin näiden ilmiöiden aiheutuvan sähkömagneettisesta induktiosta. Britannian Royal Society palkitsi Aragon vuonna 1825 Copley-mitalilla siitä hyvästä, että hän oli löytänyt ”muiden kuin rautaa sisältävien aineiden magneettiset ominaisuudet”. Wilhelm Eduard Weber
Weber pyrki kehittämään teoriaa, jolla voisi kuvata yhdellä lausekkeella kaikkia tunnettuja sähköilmiöitä. Gauss yhdisti magnetismin yksiköt massaan, pituuteen ja aikaan, Weber teki vuonna 1846 saman sähköön liittyville yksiköille. Weber tutki Coulombin lain ja Amperen lain yhtäläisyyttä. Weber pystyi johtamaan lausekkeen kahden liikkuvan pistevarauksen väliselle voimalle. Weberin laki oli 1850-luvulla sähkön ja magnetismin teorian huipulla, sillä se selitti kaikki havaitut ilmiöt. Loppujen lopuksi Weberin kehittämä laki ei ollut täysin oikea, sillä se ei ennustanut sähkömagneettista säteilyä. Sitä ei osattu Weberin aikana ennakoida, ja James Clerk Maxwell korjasi kaavaa myöhemmin, kun hän julkaisi Maxwellin yhtälöt vuonna 1861. Sähkötekniikka
Sähkön historia alkaa noin 1600-luvun alusta. Ensimmäiseksi sähköinsinööriksi on kutsuttu englantilaista William Gilbertiä, joka tutki sähköä ja magnetismia. Hän käytti kirjassaan "De Magnete" vuodelta 1600 ensimmäisen kerran sanaa ”electricity” eli sähkö. Sähkötekniikan tutkimus alkoi kehittyä enemmän vasta 1800-luvulla, ja vuosisadan tunnettuja kehitysaskelia olivat Georg Simon Ohmin tekemä ero sähkövirran ja jännitteen välille vuonna 1827, Michael Faradayn vuonna 1831 keksimä sähkömagneettinen induktio ja James Clerk Maxwellin kehittämät Maxwellin yhtälöt. NMR
NMR () eli ydinmagneettinen resonanssi on ilmiö, jossa voimakkaassa magneettikentässä oleva atomiydin absorboi energiaa radiotaajuisesta sähkömagneettisesta kentästä. Felix Bloch ja Edward Purcell selittivät NMR-ilmiön toisistaan riippumatta vuonna 1946 ja he saivat aiheesta jaetun Nobelin-palkinnon vuonna 1952.
Magneettikentässä oleva atomiydin absorboi radiotaajuista sähkömagneettista säteilyä (RF-säteilyä) resonanssitaajuudella formula_1, jonka suhde ytimen kohdalla vaikuttavaan magneettikentän voimakkuuteen formula_2 on: Magnetoenkefalografia
Euroopan ensimmäiset SQUID-magnetometrit kehitettiin apul. prof. Toivo Katilan johtamassa matalien lämpötilojen fysiikan laboratoriossa toimineessa tutkimusryhmässä TKK:n Teknillisen fysiikan osastolla 1970-luvun alkupuolella. Laitteet mahdollistivat korkealaatuisten magneettisten herätevasteiden mittaukset. Kuulovasteita laitteilla mittasi LL Riitta Hari; tutkimusryhmän ensimmäinen kuuloherätevastetutkimus julkaistiin v. 1979. Hari siirtyi Katilan ryhmästä v. 1982 Kylmälaboratorioon, joka oli irtaantunut Teknillisen fysiikan osastosta erilliseksi yksiköksi v. 1973. MEG-laitekehitys jatkui prof. Olli Lounasmaan johdolla Katilan ryhmän erikoistuessa sydäntutkimukseen tiiviissä yhteistyössä HYKS:n lääkärien kanssa. Kylmälaboratorion ensimmäisen MEG-laitteen teki venäläinen Viktor Vvedensky; laitetta käytettiin kylmälaboratorion v. 1980 valmistuneessa, VTT:n kehittämässä magneettisesti suojatussa huoneessa. Magneetti
Sana magneetti johtuu Vähässä-Aasiassa (nyk. Turkissa) sijaitsevan Manisan kaupungin vanhasta nimestä Magnesia ad Sipylum. Kaupungin läheisyydestä löydettiin vanhalla ajalla voimakkaasti magneettista rautamalmimineraalia, magnetiittia. Nimen on myös väitetty tulleen Magnesian alueesta Thessaliassa, ja asiasta on ollut aikojen kuluessa siis erimielisyyttä. Werner von Siemens
Siemens jatkoi yritystoimiensa lisäksi tieteellisiä tutkimuksiaan. Hänen merkittävin saavutuksensa sähkötekniikassa oli todennäköisesti dynamosähköisen periaatteen kehittäminen. Hän rakensi keksintönsä Michael Faradayn työn pohjalta, ja keksinnöllä oli merkitystä sähköenergian käyttöönottamiseen. Siemens esitti Preussin tiedeakatemiassa 17. tammikuuta 1867 tutkimuksensa ”Über die Umwandlung von Arbeitskraft in elektrischen Strom ohne Anwendung permanenter Magnete”. Ensimmäiset generaattorit olivat hankalia laitteita, jotka käyttivät suuria magneetteja mutta tuottivat vain heikosti sähköä. Siemens ehdotti näiden korvaamista dynamoilla, joissa sähkömagneetit korvaisivat magneetit. Magneettinen jäähdytys
Ilmiön havaitsi ensimmäisenä saksalainen fyysikko Emil Warburg (1880), ja perusperiaatteen kuvailivat Peter Debye (1926) ja William Giauque (1927). Ensimmäisten toimivien magneettisten jääkaappien rakentamisen aloitti useakin ryhmä vuodesta 1933 eteenpäin. Magneettinen jäähdytys oli ensimmäinen tapa jäähdyttää alle 0.3 K lämpötiloihin. Michael Faraday
1831 Faraday keksi sähkömagneettisen induktion havaittuaan ensin keskinäisinduktanssin kahden johtimen välillä, sitten havaitsemalla sähkövirran synnyn käämissä magneetin kulkiessa sen läpi. Jo pitkän aikaa oli yleisesti arveltu, että magneettikentän pitäisi synnyttää sähkövirtaa, sillä käänteinen ilmiö oli jo havaittu. Vasta Faradayn ansiosta ymmärrettiin, että sähkövirran synty on dynaaminen prosessi, joka edellyttää joko virran muutosta toisessa johtimessa tai magneetin asennon tai paikan muutosta. Joseph Henry sai samanlaisen idean samoihin aikoihin, mutta ei epäröinniltään julkaissut havaintojaan. Kaksi vuotta myöhemmin Faraday osoitti, että induktion aiheuttama sähkö oli täsmälleen samanlaista kuin Voltan parista tai kitkasta peräisin oleva sähkö. Radioaallot
Oletetaan, että kahden pisteen väliin on kytketty sähköinen jännite. Jännite katkaistaan hyvin nopeasti. Sähkökenttä alkaa hävitä, mutta sen muuttuminen synnyttää magneettikentän. Jos väliaine on häviötöntä, kaikki sähkökenttään varastoitunut energia muuttuu magneettikentäksi. Kun sähkökenttä on hävinnyt, magneettikenttä on saavuttanut maksimiarvonsa ja alkaa vuorostaan hävitä. Tämä synnyttää taas sähkökentän ja prosessi toistuu jaksollisesti. Näin syntynyt sähkömagneettinen kenttä leviää ympäristöönsä valon nopeudella. Myös valo on sähkömagneettinen aalto. Elektroni
Elektronin löytäjänä pidetään brittiläistä fyysikkoa J. J. Thomsonia, joka vuonna 1896 todisti, että katodisäteily ei ole aaltoja vaan koostuu pienistä sähköllä varatuista hiukkasista. Jo sitä ennen oli kuitenkin elektrolyysiä koskevien tutkimustulosten perusteella arveltu, että on olemassa tietty pienin mahdollinen sähkövaraus, alkeisvaraus. Tieteellinen vallankumous
Mekaniikan ohella Galileita kiinnosti aikakauden fysiikan toisen keskeisen osa-alueen, optiikan, tutkiminen. Tällä alalla hän kunnostautui yrittäessään mitata valon nopeutta oppilaittensa kanssa. Vaikka mittaus epäonnistui tavoitteessaan, ei Galilei uskaltanut varmasti sanoa oliko nopeus ääretön vai äärellinen. Hän uskoi, aivan oikein, mittauksissa käytetyn välimatkan turhan lyhyeksi ajan mittausmenetelmille. 1600-luvun taitteessa englantilainen lääkäri William Gilbert raportoi havaitsemistaan magneettisesta ilmiöstä, minkä voidaan sanoa olleen oleellinen tekijä sähkön ja magnetismin tutkimukselle. Marie Curie
Lehdistö oli tarkkaillut kiinnostuneena puolalaista maahanmuuttajaa ja etevää tutkijaa jo vuodesta 1902 lähtien. Erityisen tarkan silmän alle Curie joutui vuonna 1910 hakiessaan fyysikon paikkaa Ranskan tiedeakatemiassa. Paikkaan otettiin vain yksi fyysikko, ja Curien kilpailijana oli langatonta lennätintä kehittänyt Edouard Branly. Ranskalaiset isänmaanystävät tukivat vahvasti Branlyn valintaa, sillä heitä harmitti edelleen Guglielmo Marconin saama Nobel-palkinto vuonna 1909 langattoman lennättimen eli radion keksimisestä. Myös Ranskan konservatiiviset katoliset menivät Branlyn taakse, sillä hän oli paavin suosiossa ja opetti Ranskan suurimpiin kuuluvassa katolisessa oppilaitoksessa. Ranskan oikeistolainen lehdistö levitti tahallisesti tietoa Curien olevan juutalainen eikä siis heidän mukaansa ”oikea ranskalainen”. André-Marie Ampère
André-Marie Ampère (22. tammikuuta 1775 Lyon – 10. kesäkuuta 1836 Marseille) oli ranskalainen fyysikko ja matemaatikko, jota pidetään yleisesti yhtenä klassisen sähkömagnetismin alan perustajista ja joka tunnetaan Ampèren lain löytäjänä. SI-järjestelmän mukainen sähkövirran yksikkö ampeeri on nimetty hänen mukaansa. N-säteet
N-säteet olivat oletettu säteilylaji, jonka René Blondlot vuonna 1903 väitti löytäneensä, mutta josta tehdyt havainnot pian osoittautuivat virheellisiksi. Näiden säteiden väitettiin voivan vahvistaa heikkoa valoa. Blondlot uskoi vilpittömästi löytäneensä uuden säteilylajin, mutta muut tiedemiehet eivät voineet vahvistaa löytöä uusissa kokeissa. Robert Williams Wood osoitti "Nature"-lehdessä jo vuonna 1904 N-säteet mielikuvituksen tuotteiksi, mutta muutamat ranskalaiset fyysikot jatkoivat niiden tutkimista vielä muutaman vuoden sen jälkeenkin. Henri Becquerel
Väitöstyössään Becquerel oli tutkinut valon polarisaatiota, fosforesenssia ja valon absorboitumista kiteisiin. Uraanisuolojen tiedettiin tuolloin säteilevän (fosforesenssi), kun niihin kohdistettiin valoa. Häntä kiinnosti tietää oliko röntgensäteilyn ja fosforesenssin välillä jokin yhteys. Vuonna 1896 tutkiessaan isältään perimiensä uraanisuolojen fosforesenssia hän huomasi, että uraanisuolat itsessään aiheuttivat tummumia valokuvauslevyyn. Koska kaikki uraanisuolat aiheuttivat tämän ilmiön, pääteltiin pian, että sen täytyi olla uraaniatomin ominaisuus. Myöhemmin Pierre ja Marie Curie tutkivat Becquerelin havaitsemaa säteilyä ja totesivat sen olevan sähkömagneettista säteilyä. Röntgentutkimus
Keksijä Thomas Edison kiinnostui myös röntgensäteilystä luettuaan Yhdysvalloissa Wilhelm Röntgenin artikkelin. Thomas Edison keksi, että scheeliitti fluerisoi röntgensäteilyä paljon kirkkaammin kuin Röntgenin käyttämä platinasyanidi Pt(CN). Havaintonsa pohjalta Edison rakensi maailman ensimmäisen kaupallisen läpivalaisulaitteen, joka kuitenkin altisti katselijan silmät suoralle säteilylle. Edison menetti melkein näkönsä työskennellessään ahkerasti läpivalaisun kanssa. Lisäksi hänen apulaisensa Clarence Dally sairastui säteilysairauteen ja myöhemmin syöpään oltuaan paljon koekaniinina Edisonin läpivalaisuprojektissa. Kauhistunut Edison lopetti työnsä röntgensäteilyn kanssa näiden henkilökohtaisten menetyksien takia. Radioaktiivisuus
Säteilyturvallisuuteen ei aluksi kiinnitetty kovin suurta huomiota, sillä ionisoivan säteilyn biologisia vaikutuksia ei tunnettu. Aluksi tieto suurten säteilyannosten vaarallisuudesta saatiin röntgenlaitteiden käyttökokemuksista. Ensimmäisenä tunnistettiin säteilysairaus ja säteilypalovammat, joita syntyy erittäin suuren säteilyannoksen seurauksena. Varhaisin dokumentoitu säteilyn aiheuttama oire oli amerikkalaisen sähköinsinöörin Elihu Thomsonin vuonna 1896 suorittamasta kokeesta, jossa hän tarkoituksella altisti sormensa röntgensäteilylle ja julkaisi hyvin täsmällisen ja seikkaperäisen kuvauksen saamistaan palovammoista. Thomson onnekseen toipui terveeksi ja tuli samalla aloittaneeksi säteilysuojelun, nykyään yli satavuotiaan tieteen. Arthur H. Compton
Vuonna 1918 Compton alkoi tutkia röntgensäteilyn sirontaa ja huomasi 1922, että röntgensäteilyn aallonpituus kasvoi, kun se sirosi vapaista elektroneista. Ilmiö nimettiin löytäjänsä mukaan Comptonin ilmiöksi. Säteilyn epäelastinen sironta osoitti, että valolla on aaltoluonteen lisäksi myös hiukkasluonne. Myöhemmin C. T. R. Wilsonin rakentamalla sumukammiolla pystyttiin näkemään sironnassa energiaa saaneiden elektronien radat. Wilson palkittiin Comptonin kanssa Nobelin palkinnolla samana vuonna. Ilmiön todensivat tarkemmin myöhemmin vielä koinsidenssimenetelmällä Compton ja A. W. Simon. Menetelmän avulla yksittäisen sirontatapahtuman sironnut säteilykvantti ja elektroni pystyttiin havaitsemaan yhtä aikaa. Samaan aikaan Saksassa Walther Bothe ja Hans Geiger olivat keksineet samantyyppisen koinsidenssimenetelmän. Michael Faraday
Faraday tunnetaan erityisesti työstään sähkön ja magnetismin parissa. Hän kiinnostui sähkömagneettisista ilmiöistä, kun Ørsted vuonna 1820 havaitsi sähkövirralla olevan vaikutus kompassineulaan ja Ampèren havaittua kahden sähkönjohtimen välisen voiman. Faraday teki kokeita, joiden pohjalta hän rakensi ensimmäisen homopolaarisen sähkömoottorin. René Blondlot
Prosper-René Blondlot (3. heinäkuuta 1849 Nancy, Ranska – 24. marraskuuta 1930 Nancy, Ranska) oli ranskalainen fyysikko. Hän tuli tunnetuksi magneettikenttien polarisaatiota koskevista tutkimuksistaan, mutta nykyisin hänet muistetaan lähinnä siitä, että hän väitti löytäneensä uuden säteilylajin, N-säteet, jotka kuitenkin pian osoittautuivat virheelliseksi löydöksi. Thomas Edison
Edison kuuroutui osittain nuorukaisena. Hänestä tuli sähköttäjä sen jälkeen, kun hän pelasti J.U. MacKenzien pojan, Jimmien, karkuteille joutuneen rautatievaunun alta. MacKenzie oli niin kiitollinen Edisonille, että hän otti Edisonista huolehtiakseen ja koulutti hänet sähköttäjäksi. Edisonin huonokuuloisuudesta oli sähköttäjän työssä hyötyäkin, sillä sen vuoksi hän välttyi kuulemasta vieressä istuvaa toista sähköttäjää. Osa hänen varhaisemmista keksinnöistä liittyykin sähkölennättimeen, kuten esimerkiksi reikänauha. Edison haki ensimmäistä patenttiaan, sähköistä ääntenlaskijaa, 28. lokakuuta 1868. Keksintö jäi vuosikymmeniksi unohduksiin, koska vanhoilliset poliitikot estivät sen käyttöönoton; Edisonin elämäkerran nuorisopainoksessa asia ilmaistaan näin: Kosminen säteily
Kosmisen säteilyn löytäjänä pidetään Victor Hessiä. Hän havainnoi ionisoivaa säteilyä kuumailmapallosta vuosina 1911–1913 ja totesi sen olevan peräisin ilmakehän ulkopuolelta. Hän tutki säteilyä elektrometrillä ja huomasi säteilyn alkavan merkittävästi kasvaa yli kilometrin korkeudella, viiden kilometrin korkeudella säteily oli jo 3–5 kertaa voimakkaampaa kuin maanpinnalla. Sähkömagneettinen säteily
Toisin kuin ionisoivalle säteilylle altistuvat työntekijät, ionisoimattomalle sähkömagneettiselle säteilylle altistuvat työntekijät eivät aina huomaa altistusta työssään. Sähkö- ja magneettikentät voivat myös häiritä sydäntahdistimen ja muiden lääkinnällisten implanttien toimintaa. Vain harvoissa työpaikoissa asiaan kiinnitetään huomiota, sillä sähkömagneettisia säteilylähteitä on muutenkin kaikkialla ympäristössämme. Radiotaajuisten sähkömagneettisten kenttien tietyille taajuusalueille on lainsäädännössä annettu enimmäisarvot, joita pitää noudattaa valvotuissa olosuhteissa, esimerkiksi työpaikoilla. Säteilylähteitä ovat muun muassa matkapuhelimet, langattomat verkot, mikroaaltouunit ja -kuivurit, sähköjärjestelmä, sähköjunat, työpaikoilla teollisuuden induktiokuumentimet, sähköhitsaus, suurtaajuuskuumentimet, tuotesuojaportit, metallinpaljastimet, magneettikuvauslaitteet, tutkat, radio-, tv- ja matkapuhelinlähettimet ja linkkiasemat [4].. Radioaktiivisuus
Kesti jonkin verran pidempään ennen kuin ionisoivan säteilyn vaikutukset geeneihin ja siten syöpäriskiin opittiin ymmärtämään. Vasta vuonna 1927 selvisi, että säteilyllä on geneettisiä vaikutuksia, kun amerikkalainen tutkija Hermann Joseph Muller julkaisi tutkimuksensa röntgensäteiden vaikutuksista kromosomeihin. Vuonna 1947 hänelle myönnettiin tästä uraauurtavasta tutkimuksesta Nobel-palkinto. Magnetismi
Miten sähkö ja magnetismi liittyvät toisiinsa, selvisi vähitellen sen jälkeen, kun Kööpenhaminan yliopiston professori Hans Christian Ørsted vuonna 1819 miltei vahingossa havaitsi, että sähkövirta vaikuttaa lähellä olevan kompassin neulaan. Seuraavana vuonna Jean-Baptiste Biot ja Félix Savart julkaisivat Biot’n ja Savartin lain, joka osoittaa sähkövirtaa ympäröivän magneettikentän riippuvuuden etäisyydestä johtimesta, ja André-Marie Ampère totesi sähkö­virtojen välisen voima­vaikutuksen. Samaan aikaan François Arago havaitsi, että sähkövirran avulla on myös mahdollista magnetoida lähellä olevia rauta­kappaleita. Michael Faraday totesi vuonna 1831, että virta­silmukan läpäisevä, ajallisesti muuttuva magneetti­kenttä indusoi johtimeen jännitteen. Hän ja muut löysivät myös muita yhteyksiä sähkön ja magnetismin välillä. Lopulta James Clerk Maxwell kokosi tutkimus­tulokset yhtenäiseksi sähkömagnetismin teoriaksi, ja hänen muotoilemansa Maxwellin yhtälöt muodostavat sekä sähköopin, magnetismin että optiikan perustan. Näistä yhtälöistä tuli myöhemmin myös yksi lähtö­kohta, jonka pohjalta Einstein vuonna 1905 kehitti erityisen suhteellisuus­teorian, jonka mukaan nämä lait pätevät kaikissa inertiaalijärjestelmissä. Joseph Henry
Englantilainen William Sturgeon oli 1824 rakentanut magneetin, jossa oli eristämätön kuparijohto kierrettynä eristetyn rautasydämen ympärillä. Magneettikenttä luotiin sähkövirralla, ja vaikutus loppui kun virta lakkasi. Henry osallistui luentoon, jossa kerrottiin Sturgeonin magneetista. Henry keksi eristää kuparilangan, jolloin kierroksia oli mahdollista asettaa tiheämmin toistensa päälle ja näin magneetista saatiin voimakkaampi. Eristeet olivat usein silkkikangasta, jotka olivat peräisin hänen vaimonsa alushameista. Henry kirjoitti vuonna 1828 ensimmäisen teoksensa, joka käsitteli maan magnetismin vaikutusta silkillä eristetystä langasta tehtyyn kelaan. Henry tuli tunnetuksi voimakkaiden magneettien rakentajana, ja hän demonstroi magnetismia suurille joukoille. Myöhemmin hänen rakentamansa magneetit pystyivät nostamaan 3 000 paunaa. Planckin vakio
Vakio on nimetty Max Planckin mukaan, joka vuonna 1900 oletti, että sähkömagneettinen säteily syntyy tietyn suuruisina kvantteina, joiden energia on suoraan verrannollinen säteilyn taajuuteen. Tämän ilmaisee lauseke 
jossa "E" on kvantin eli fotonin energia, "h" Planckin vakio ja "f" säteilyn taajuus. Sähkömoottori
Ensimmäisen varsinaisen sähkömoottorin, jossa sähkömagneetteja käytettiin sekä pyörivässä että paikallaan pysyvässä moottorin osassa, esitti unkarilainen Ányos Jedlik vuonna 1828. 
Englantilainen tiedemies William Sturgeon kehitti ensimmäisen tasavirtasähköllä ja kommutaattoria hyödyntävän käyttökelpoisen sähkömoottorin vuonna 1832. Sturgeonin työtä seuraten ensimmäisen kaupallisin tavoittein tehdyn sähkömoottorin rakensi yhdysvaltalainen keksijä ja seppä Thomas Davenport, joka sai myös tällä patentin vuonna 1837. 1800-luvun alkupuolella sähkövirtaa saatiin vain kemiallisista paristoista, ja se oli aina tasavirtaa. Tämä sähkö oli kallista, mikä johti myös Davenportin yrityksen kaatumiseen. Suuri paine kohdistuikin muiden sähkövirran lähteiden kuten generaattoreiden kehittämiseen. Kaupallisesti menestyneen ja hyvällä hyötysuhteella toimivan sähkömoottorin keksiminen oli osin sattuma, kun Zénope Gramme huomasin vuonna 1873 rengasankkuriroottorilla varustetuista dynamoistaan, että kahdesta rinnankytketyistä dynamosta, niin kutsutusta Grammen koneesta, toinen alkoi pyöriä, kun toista pyöritettiin ulkoisella voimalla. Sähkömagneettinen spektri
Sähkömagneettisen spektrin osat jaotellaan niiden säteilyn taajuuden tai aallonpituuden mukaan. Tietyn sähkömagneettisen säteilylähteen (esimerkiksi tähti, radiolähetin) spektri tarkoittaa sen emittoimien taajuuksien joukkoa. Taajuuden yksikkö on hertsi (Hz), joka ilmoittaa värähdysten lukumäärän yhden sekunnin aikana. Aallonpituuden mittayksikkö on metri tai sen johdannaiset. Aallonpituuden ja taajuuden välillä on seuraava yhteys: Myoni
Carl David Anderson ja Seth Henry Neddermyer tutkivat sumukammion avulla kosmista säteilyä vuonna 1936 ja he löysivät hiukkasen, jonka massa on elektronin ja protonin massan välillä. Havainnon vahvistivat J. C. Street ja E. C. Stevenson vuonna 1937, jolloin he arvioivat, että tämän hiukkasen massa on noin 200-kertainen elektronin massaan nähden ja että sillä on täsmälleen sama sähkövaraus kuin elektronilla. Hans Christian Ørsted
1800-luvulla Alessandro Volta keksi galvaaniset paristot, mistä Ørsted innostuikin tutkimaan sähköä ja johtavuutta. Myöhemmin tehdessään tutkimusta vuonna 1813 Berliinissä hän kirjoitti kuuluisan tutkielman sähköisen ja kemiallisen voiman yhteydestä. Tässä tutkielmassa hän toi ensimmäistä kertaa esille idean sähkön ja magnetismin suhteesta. Tuolloin ei siis vielä tiedetty, että liikkuva varaus luo ympärilleen magneettikentän. Kokeellisesti Ørsted huomasi tämän ilmiön vasta vuonna 1820 luennoidessaan opiskelijoille, kun hän havaitsi kompassineulan heilahtavan joutuessaan lähelle platinasta valmistettua sähköjohtoa. Ørstedin havainto sai André-Marie Ampèren luomaan matemaattisen mallin liikkuvien varauksien välisestä magneettisesta voimasta. Sähkömagneettinen säteily
James Clerk Maxwell kehitti sähkömagnetismia koskevan teorian, joka voitiin esittää neljällä yhtälöllä, Maxwellin yhtälöllä. Näiden avulla hän saattoi päätellä, että sähkömagneettinen kenttä voi muodostaa aaltoja ja että niiden nopeuskin oli laskettavissa. Karl Ferdinand Braun
Vuodesta 1898 alkaen hän keskittyi "langattoman lennättimen" kehittelyyn. Hän oli ensimmäinen, joka lähetti sähkömagneettisia aaltoja tiettyyn suuntaan. Sähkömagnetismi suhteellisuusteoriassa
Suhteellisuus­teoria saikin alkunsa sähkö­magnetismin lakien luonnetta koskeneesta pohdinnasta. Vuonna 1865 James Clerk Maxwell oli jo tiivistänyt sähkö­magnetismin teorian neljäksi yhtälöksi, Maxwellin yhtälöiksi. Ennen suhteellisuus­teoriaa vallitseva käsitys kuitenkin oli, että nämä yhtälöt pätevät sellaisenaan vain maailmaneetterin koordinaatistossa, joka myös samastettiin Newtonin olettaman absoluuttinen avaruuden kanssa. Tässä suhteessa sähkö­magnetismin lait olisivat kuitenkin selvästi poikenneet klassisen mekaniikan laeista, jotka olivat samat kaikissa tasaisessa liikkeessä olevissa inertiaali­järjestelmissä. Erityinen suhteellisuus­teoria sitä vastoin osoitti, että myös sähkö­magnetismin lait ovat samat kaikissa inertiaali­järjestelmissä. Itse asiassa Einsteinin ensimmäisen suhteellisuusteoriaa koskeneen, vuonna 1905 julkaistun artikkelin otsikkona olikin "Liikkuvien kappaleiden elektro­dynamiikasta" (), ja yli puolet artikkelista käsittelee artikkelista käsitteli kysymystä siitä, miten Maxwellin yhtälöt muuntuvat siirryttäessä vertailu­järjestelmästä toiseen. Albert Einstein
Ennen Einsteinia skotlantilainen fyysikko James Maxwell oli arvellut valon olevan aaltomaista, ja myöhemmin sen todisti Heinrich Hertz. Tuolloin arveltiin valon tarvitsevan jonkinlaisen väliaineen, eetterin, jota pitkin valo ja muu sähkömagneettinen säteily etenisi. Eetteri oli monimutkainen ja ristiriitainen käsite, eetterin kun olisi pitänyt olla samaan aikaan kovaa, nestemäistä ja vielä kitkatonta. Eetteriä ei löydetty kokeissa, ja koko käsite joutui huonoon valoon. Tarvittiin muutosta silloiseen fysiikan tuntemukseen tai väliaineen unohtamista. 1900-luvun alussa ehdotettiin ajan ja pituuden käsitteiden muuttamista. Wilhelm Eduard Weber
Weber ja Gauss kehittivät Joseph Henryn jälkeen yhden ensimmäisistä sähköisistä lennättimistä. Heidän tarkoituksenaan oli tutkia ohmin lain paikkansapitävyyttä, jonka Georg Simon Ohm oli julkaissut vuonna 1827. Weber ja Gauss virittivät kaksi 1 400 metriä pitkää kuparilankaa Göttingenin yliopiston ja tähtitornin väliin. Vastaanottimena toimi magnetometri, joka oli kelan sisällä langan varassa roikkuva magneettitanko, jonka heilahtelua seurattiin peilillä. Samalla he tekivät havainnon, että johdoilla voi lähettää signaaleja, sillä johdon toisessa päässä olevan magneetin kiertymissuunta vaihtui, kun paristo kytkettiin toisinpäin. Schrödingerin yhtälö
Schrödingerin yhtälöä ei voida johtaa klassisen fysiikan avulla, vaan se perustuu kokonaan kvanttiteoriaan. Kvanttiteoria sai alkunsa Max Planckin vuonna 1900 esittämästä ja Albert Einsteinin vuonna 1905 edelleen kehittämästä teoriasta, jonka mukaan sähkömagneettiset aallot syntyvät aina tietyn kokoisina "paketteina", kvantteina eli fotoneina, ja yhden fotonin energia riippuu aallon taajuudesta yhtälön Planckin vakio
Valosähköinen ilmiö on prosessi, jossa valo irrottaa sähkövarautuneesta pinnasta elektroneja. Ilmiön havaitsi ensimmäisenä Alexander Becquerel vuonna 1839, ja Heinrich Hertz teki siitä ensimmäisen laajan tutkimuksen vuonna 1887. Mittaamalla elektronien liike-energia havaittiin, että valon intensiteetti ei vaikuttanut energiaan, vaan ainoastaan valon taajuus. Valosähköinen ilmiö esiintyi vain tietyn minimienergian yläpuolella, ja irtoavien elektronien energia oli suoraan verrannollinen valon taajuuteen. Klassinen aalto (esim. meren aalto) käyttäytyisi toisin: suuremmalla aallolla oli enemmän energiaa. Albert Einstein selitti ilmiön sillä, että valokvantin energia on suoraan sen taajuuden funktio:
Kokeet osoittivat Einsteinin väitteen todeksi: energian ja taajuuden kerroin oli Planckin vakio. Einstein sai Nobelin fysiikan palkinnon vuonna 1921 valosähköisen ilmiön selittämisestä. Wilhelm Eduard Weber
Wilhelm Eduard Weber (24. lokakuuta 1804 Wittenberg – 23. kesäkuuta 1891) oli saksalainen fyysikko. Hän tutki magnetismia yhdessä ystävänsä Carl Friedrich Gaussin kanssa. He kehittivät yhdessä varhaisen sähkömagneettisen lennättimen. Weberin mukaan on nimetty magneettivuon yksikkö "weber". Le Sagen gravitaatioteoria
Vuonna 1900 Hendrik Lorentz kirjoitti, ettei Le Sagen hiukkasteoriaa voitu sovittaa yhteen hänen aikansa elektroni­teorian kanssa. Mutta havainto, että sähkö­magneettiset aallot voivat aiheuttaa painetta, samoin kuin röntgensäteiden suuri läpäisykyky saivat hänet päättelemään, ettei ollut mitään estettä sille, ettei voisi olla vielä röntgensäteilyäkin läpitunkevampaa säteilyä, joka voisi korvata Le Sagen hiukkaset. Lorentz osoitti, että tästä tosiaan aiheutuisi vetävä voima varauksellisten hiukkasten välille, joita voidaan pitää aineen pienimpinä osina, mutta vain jos aaltojen energia absorboituisi kokonaan. Tämä oli sama perustava ongelma, joka oli vaivannut hiukkasmalleja. Niinpä Lorentz kirjoitti: Boris Golitsyn
Golitsynin varhainen tutkimus keskittyi spektroskopiaan, mutta myöhemmin hän siirtyi seismologian pariin. Hän keksi vuonna 1906 ensimmäisen tehokkaan sähkömagneettisen seismografin ja kehitteli siitä 1911 parannetun version, joka käytännössä vastasi nykyäänkin käytössä olevia seismografeja. Golitsyn oli myös ensimmäisiä, jotka ehdottivat räjäytysten käyttöä maan sisäisten rakenteiden tutkimiseen ja hän perusti seismisten tutkimusasemien ketjun eri puolille Venäjää. Hänen työnsä toi Venäjän seismologialle kansainvälistä tunnustusta. Vuonna 1911 Golitsynistä tuli kansainvälisen seismologisen yhdistyksen puheenjohtaja. Atomiteoria
Tutkittuaan sähkön kulkua katodisädeputken tyhjiössä Sir Joseph Thomson keksi elektronin vuonna 1897. Thomson oletti, että elektronit ovat osa atomia, niinpä hän julkaisi vuonna 1904 ensimmäisen elektronit sisältävän atomimallin. Siinä atomi esitettiin kimmoisana, positiivisena pallona, jonka sisällä on negatiivisia elektroneita. Ulospäin atomi oli sähköisesti neutraali. Koska atomin oli havaittu lähettävän sähkömagneettista säteilyä ja lisäksi tiedettiin sähköisen varauksen kiihtyvän liikeen aiheuttavan säteilyä, Thomson päätteli elektronien värähtelevän atomin sisällä ja näin myös säteilevän . Hendrik Lorentz
Hendrik Antoon Lorentz (18. heinäkuuta 1853 – 4. helmikuuta 1928) oli hollantilainen fyysikko, joka kehitti muun muassa Lorentzin muunnoksen, joka on keskeinen erityisessä suhteellisuusteoriassa. Hän sai fysiikan Nobel-palkinnon 1902 yhdessä Pieter Zeemanin kanssa Zeemanin ilmiön löytämisestä ja sen selittämisestä. Ilmiö liittyy sähkömagneettisen säteilyn spektriviivojen jakautumiseen magneettikentän vaikutuksesta. Ydinfysiikka
Ydinfysiikan historian voi laskea alkavan radioaktiivisuuden löytämisestä vuonna 1896. Tuolloin ranskalainen fyysikko Henri Becquerel havaitsi, että uraanisuolat lähettävät näkymätöntä säteilyä, joka tummentaa lähelle asetettuja hyvin suojattuja valokuvauslevyjä. Tämän löydön motivoimana Marie Curie alkoi tutkia järjestelmällisesti erilaisia metalleja, suoloja, oksideja ja mineraaleja löytäen toriumin radioaktiivisuuden. Yhdessä aviomiehensä Pierre Curien kanssa hän onnistui löytämään ja erottelemaan vuonna 1898 tutkimistaan mineraaleista pieniä määriä kahta radioaktiivista ennestään tuntematonta alkuainetta, radiumia ja poloniumia. Barkhausenin kohina
Barkhausenin kohina on nimitys ilmiölle, jossa muuttuva ulkoinen magneettikenttä aiheuttaa ferromagneettisen aineen sisäisen magneettisuuden muutoksen hyppäyksittäin. Ilmiö johtuu ferromagneettisen aineen sisältämien alkeismagneettien kokojen tai asentojen diskreeteistä muutoksista. Ilmiön havaitsi ensimmäisenä Heinrich Barkhausen vuonna 1919. Barkhausenin kohina todisti alkeismagneettien esiintymisen ferromagneettisissa aineissa. Felix Bloch
Toisen maailmansodan aikana Bloch osallistui Los Alamosissa ydinvoiman tuottamisen kehittelyyn ja myöhemmin Harvardin yliopistossa tutkien häirintään liittyvään työhön. Jälkimmäinen työ tuotti Blochille elektroniikan tuntemusta, mikä hyödytti häntä heti hänen muussa tutkimustyössään. Vuonna 1945 palattuaan Stanfordiin Bloch aloitti välittömästi William W. Hansenin ja Martin Packardin kanssa tutkimukset siitä, miten atomiytimiin voitaisiin vaikuttaa sähkömagneettisella induktiolla. Samaan aikaan Harvardissa Purcellin ryhmä täysin itsenäisesti keksi saman menetelmän, joka nyttemmin tunnetaan ydinmagneettisena resonanssina. Sittemmin ydinmagneettinen resonanssi on saavuttanut merkittävän aseman niin aineen rakenteen kuin lääketieteellisenkin tutkimuksen kannalta. Kvanttimekaniikan historia
Albert Einstein selitti valosähköisen ilmiön vuonna 1905. Einstein käytti apunaan ilmiön selittämisessä Planckin aiemmin esittämää kvanttiteoriaa. Valosähköisessä ilmiössä sähkömagneettinen säteily erottaa elektroneja esineiden pinnoista; ilmiö on selvimmin havaittavissa metalleissa. Einsteinin mukaan tämä ilmiö osoitti, ettei säteily ainoastaan synny määräsuuruisena kvantteina vaan säilyttää kvantittumisensa syntynsä jälkeenkin, joten jokainen kvantti myös absorboituu joko kokonaan tai ei ollenkaan. Valokvantti sai nimen fotoni, jota käytti ensimmäisenä Gilbert Newton Lewis vuonna 1926. Joseph Henry
Joseph Henry (17. joulukuuta 1797 – 13. toukokuuta 1878) oli yhdysvaltalainen tieteilijä. Henry tuli tunnetuksi erityisesti sähkömagnetismin tutkijana. Hän havaitsi sähkömagneetteja rakentaessaan itseinduktanssinimisen sähköisen ilmiön. Hän löysi myös itsenäisesti keskinäisinduktanssin, vaikkakin Michael Faraday julkaisi tuloksensa aikaisemmin. Samuel Morsen ja Charles Wheatstonen lennätin perustuu Henryn sähkömagneettisiin tutkimuksiin. Joseph Henry keksi myös releen, sähkömekaanisen kytkimen, jolla voi ohjata suurempia virtoja ja jännitteitä. Magnetismi
Useimmat ferriitit ovat ferromagneettisia. Ensimmäinen tunnettu magneettinen aine, magnetiitti, on ferriitti, ja sitä luultiin kauan ferro­magneettiseksi. Vasta Louis Néel selvitti, mikä ero on ferro- ja ferri­magneettisilla aineilla ja osoitti, että magnetiitti kuuluu jälkimmäiseen ryhmään. Comptonin ilmiö
Comptonin ilmiö eli Comptonin sironta tarkoittaa säteilyn epäelastista siroamista väliaineen elektronista. Ilmiö on seuraus sähkömagneettisen säteilyn dualistisesta luonteesta. Käytännössä ilmiö tarkoittaa sähkömagneettisen säteilyn ja elektronin välillä tapahtuvaa vuorovaikutusta, jossa sähkömagneettisen säteilyn aallonpituus kasvaa, kun fotoni luovuttaa törmäyksessä osan energiastaan elektronille. Fotoni käyttäytyy siis kuin hiukkanen: klassisen teorian mukaan aallonpituuden ei pitäisi muuttua törmäyksessä. Ilmiön havaitsi Arthur H. Compton vuonna 1922. Hänelle myönnettiin ilmiön löytämisestä Nobelin palkinto viisi vuotta myöhemmin 1927. Sähkötys
Sähkötyksessä käytettävät kirjainten ja numerojen koodit tunnetaan nimellä "morseaakkoset", joka johtuu niiden keksijästä, Samuel Morsesta. Taidemaalari ja keksijä Morse, tuolloin 41-vuotias, oli vuonna 1832 laivalla palaamassa Euroopasta Amerikkaan, kun päivällispöytäkeskustelu sähkömagnetismista antoi hänelle ajatuksen lennättimestä. Laivamatkan aikana hän luonnosteli lennätinkoodin numeroiden välittämiseksi lyhyistä ja pitkistä sähköimpulsseista koostuvina koodeina. Uuden koodin, jossa oli suoraan vastineet aakkosille, Morse kehitti myöhemmin lennättimen liikekumppaninsa Alfred Vailin kanssa. Magneettikentät
Magneettikentät ("Les champs magnétiques") on André Bretonin ja Philippe Soupaultin kaunokirjallinen teos vuodelta 1920. Kirjan tekijät olivat vaikuttaneet dada-liikkeessä, mutta "Magneettikenttiä" pidetään ensimmäisenä surrealistisena teoksena. Osa tekstistä julkaistiin jo 1919 "Littérature"-lehdessä. Teoksen ovat suomentaneet vuonna 2013 Timo Kaitaro ja Janne Salo ja sen on kustantanut Savukeidas. Manne Siegbahn
Karl Manne Georg Siegbahn (3. joulukuuta 1886 – 26. syyskuuta 1978) oli ruotsalainen fyysikko, joka sai Nobelin fysiikanpalkinnon 1924 löydöistään röntgenspektroskopian alalta. Magneto
Magneto (oikealta nimeltään Max Eisenhardt, vaihtanut nimekseen myöhemmin Eric Magnus Lensherr) on Marvel Comicsn sarjakuvahahmo ja Ryhmä X:n arkkivihollinen. Hahmon ensiesiintyminen tapahtui "X-Men"-lehden ensimmäisessä numerossa vuonna 1963 Stan Leen kirjoittamassa ja Jack Kirbyn piirtämässä tarinassa. Magneto on voimakas mutantti, joka pystyy voimiensa kautta hallitsemaan magneettikenttiä, kuten metalleja ja sähkömagneettisia aaltoja. Lisäksi Magneto pystyy lentämään manipuloimalla maapallon magneettikenttiä. Magneettivahvistin
Mekaanisesti säädettäviä kuristimia käytettiin valaistuksen säätöön jo 1800-luvun lopulla, mutta niitä ei mielletty signaalin vahvistimiksi. Kuristimen magneettipiiriä avaamalla saatiin vähennettyä induktanssia, jolloin vaihtovirta kuristimen läpi kasvoi. Charles Frederick Burgess ja Budd Frankenfield keksivät, että ferromagneettisen muuntajasydämen magneettista kyllästymistä voisi käyttää sähkövirran säätämiseen. Francis Crocker keksi miten kahden työkäämin rakenteella voitiin kumota muuntajavaikutus. Amerikanruotsalainen Ernst Alexanderson oivalsi kyllästyvän kuristimen mahdollisuudet ja ryhtyi käyttämään keksimäänsä magneettivahvistinta tehokkaissa radiolähettimissä. Elektroniputkien monipuolistuvan valikoiman ja radiotekniikan kehityksen myötä kiinnostus Amerikassa laimeni. Saksassa mielenkiinto magneettivahvistimiin säilyi, ja niiden kehitys oli nopeaa vuosien 1937–1945 aikana. Vähäisen huollontarpeen ansiosta magneettivahvistimia hyödynnettiin lukuisissa sotilassovelluksissa, kuten taistelulaivojen tykkien vakautusjärjestelmissä, elektronisissa laskimissa, lentokoneiden autopiloteissa ja V-2-raketin vakautus- ja ohjausjärjestelmissä. Toisen maailmansodan jälkeen mielenkiinto magneettivahvistimia kohtaan heräsi uudelleen. Silloin havaittiin, että magneettivahvistimen tekniikka oli jo edistynyt pitkälle, mutta kaupalliset sovellukset olivat silti harvinaisia. Sähkömagneetti
Sähkömagneetti on magneetti, joka magnetoidaansähkövirralla. Sähkön ja elektroniikan historia
Sähkö- ja magneettikenttien perusominaisuudet opittiin ymmärtämään 1800-luvun kuluessa. James Clerk Maxwell yhdisti 1864 erilaiset aiemmin havaitut lainalaisuudet kuvaamaan ilmiöitä sähkö- ja magneettikentissä Maxwellin yhtälöiksi: Fysiikan historia
Paul Dirac oli osallisena niin sanotun kvanttikenttäteorian synnyssä yritettyään kuvata sähkömagneettista kenttää kvanttien avulla. Merkittävin saavutus teorian osalta tehtiin 1948, kun Richard Feynman ja Julian Schwinger sekä heistä riippumatta Sin-Itiro Tomonaga kehittivät sähkömagneettista vuorovaikutusta kuvaavan kvanttikenttäteorian eli QED:n. Teoria kuvaa aineen ja sähkömagneettisen kentän vuorovaikutusta. Kentän välittäjähiukkanen on fotoni. Kaikki muut perusvuorovaikutukset (perusvoimat) on saatu kuvatuksi kvanttikenttäteorioiden avulla paitsi gravitaatio, joka kuvataan yleisen suhteellisuusteorian avulla. Atomin rakennetta on saatu selvitetyksi entistä tarkemmin, ja kokeellisesti on todistettu, että protonit ja neutronit koostuvat vielä pienemmistä hiukkasista, kvarkeista. "(Katso myös: Kvanttiteoria ja Hiukkasfysiikan standardimalli)" Hendrik Lorentz
Lorentz teoretisoi, että atomit saattaisivat koostua varatuista hiukkasista ja ehdotti, että näiden varattujen hiukkasten värähtely saa aikaan sähkömagneettista säteilyä. Vuonna 1896 Pieter Zeeman, kollega ja Lorentzin oppilas, osoitti teorian kokeellisesti paikkansapitäväksi. Vain muutama vuosi myöhemmin vuonna 1902 heidät palkittiin fysiikan Nobel-palkinnolla tästä merkittävästä työstä. Wienin siirtymälaki
Wienin siirtymälain esitti ensimmäisenä Wilhelm Wien, mutta nykyisin se tulkitaan Planckin mustan kappaleen säteilylain approksimaatioksi, joka pätee suuritaajuiselle sähkömagneettiselle säteilylle. Vastaava approksimaatio matalataajuiselle säteilylle on Rayleigh-Jeansin laki. Sähköverkko
Sähkö- ja magneettikentät syntyvät virrallisten johtimien ympärille. Säteilyä on ympäristössä jatkuvasti, kaikkialla. Ihminen altistuu pääsääntöisesti alle 100 kHz pientaajuisille kentille. Sähkön ja elektroniikan historia
Vuonna 1820 Hans Christian Ørsted havaitsi, että sähkö­virta sai lähellä olevan kompassin neulan kääntymään. Tämä osoitti, että sähköllä ja magnetismilla on läheinen yhteys, ja tästä alkoikin sähkömagnetismin tutkimuksen nopea kehitys. Jo samana vuonna André-Marie Ampère julkaisi sähkö­virran aiheuttamaa magneettikenttää koskevat lait. Myöhemmin Michael Faraday keksi sähkö­magneettisen induktion eli osoitti, että magneetti­kentän avulla voidaan myös saada aikaan sähkö­virtaa. Tähän ilmiöön perustuukin koko nykyinen sähköenergian tuotanto. Laser
Albert Einstein loi teoreettisen pohjan lasereille vuonna 1916 Planckin säteilylakia tarkastelleella tutkimuksellaan. Tähän työhön kuitenkin palattiin vasta toisen maailmansodan jälkeen vuonna 1953, kun Charles Townes ja jatko-opiskelijat James Gordon ja Herbert Zeiger rakensivat ensimmäisen maserin. Laite ei kuitenkaan pystynyt jatkuvan säteen tuottoon. Townes jakoi vuoden 1964 Nobelin fysiikanpalkinnon neuvostoliittolaisten Nikolai Basovin ja Aleksandr Prohorovin kanssa, jotka olivat selvitelleet jatkuvan säteen tuottamiseen liittyviä ongelmia. Langattoman tiedonsiirron historia
Guglielmo Marconi (1874–1937) kiinnostui Maxwellin ja Hertzin tutkimuksista jo nuorena ja ryhtyi tutkimaan radioaaltoja. Vuonna 1895 hän pystyi muodostamaan radioyhteyden muutaman kilometrin päähän ja jo vuonna 1896 hänelle myönnettiin ensimmäinen sähköistä lennätintä koskeva patentti. Ensimmäisen radioaseman hän perusti vuonna 1897 ja vuonna 1899 hän muodosti pysyvän langattoman lennätinyhteyden Englannin ja Ranskan välille. Kaksi vuotta myöhemmin hän yli oli perustanut lennätinyhteyden Atlantin yli. Ensimmäisen radiotehtaan Marconi perusti jo 1898 ja se työllisti 50 ihmistä. Marconia kutsutaankin monesti ”radion isäksi”. Magnetroni
Ensimmäisen magnetronin kehitti Albert Hull 1921. Hänen laitteensa olivat yksinkertaisia kaksinapaisia magnetroneja, ja myöhemmin kehitetty onteloresonaattorimagnetroni osoittautui paljon hyödyllisemmäksi. Samana vuonna myös Erich Habann kehitti Jenassa oman magnetroninsa, joka hyödynsi pysyvänsuuruista magneettikenttää. Toisen maailmansodan alettua ja tutkan tultua tärkeäksi oli suurvaltojen armeijoilla valtava tarve suuritehoiselle mikroaaltokehittimelle, joka toimisi lyhyemmillä aallonpituuksilla, eli siis korkeammilla taajuuksilla, kuin silloiset putkikehittimet. Saksassa Hans Hollmann oli kehittänyt onteloresonaattorimagnetronin jo 1935 ja saanut sille patentin, mutta armeija ei ollut siihen tyytyväinen. Saksalaisilla olikin toisen maailmansodan tutkissaan käytössä klystroni, joka oli tehottomampi. James Clerk Maxwell
Maxwell oli yhdistänyt aikaisempia töitä sähkömagnetismin ja optiikan kokeissa supistamalla niiden kokeelliset tulokset ja havainnot muutamaan matemaattisten yhtälöiden ryhmään. Nämä yhtälöt (kuten myös Maxwellin jakauma) ovat siitä lähtien osoittautuneet erittäin tärkeiksi fysiikassa. Ne toimivat kaikissa tapauksissa ja ovat sen vuoksi johtaneet useiden uusien sähkömagnetismin ja optiikan lakien löytymiseen, kuten myös sähkömagneettisen säteilyn lakien löytymiseen. Yhtälöt ovat perustavanlaatuisia, kun kyseessä on radio tai televisio, ja niillä voidaan tutkia röntgensäteilyä, gammasäteilyä, infrapunasäteilyä ja muita säteilymuotoja. Fysiikan historia
Saksalainen Wilhelm Conrad Röntgen tuli tunnetuksi työstään sähkömagnetismin parissa. Hänen mukaansa nimetyt röntgensäteet oli kuitenkin onnistuttu tuottamaan jo ennen häntä. Röntgen teki vuonna 1895 kokeita tyhjiöputkella tutkiessaan niin sanottuja katodisäteitä, joita tutkittiin tuolloin lähes joka puolella maailmaa erittäin paljon. Eräänä iltana pimeän tultua Röntgen peitti putken mustalla pahvilla, jotta voisi havaita paremmin putken tuottaman fluoresenssin. Yllätyksekseen hän huomasi jonkin matkan päässä putkesta pöydällä olleen bariumplatinosyanidilla päällystetyn fluoresoivan levyn hehkuvan heikosti. Hehku voimistui, kun levy vietiin lähemmäs putkea ja heikkeni levyä loitonnettaessa. Röntgen oli varma, että hän oli kohdannut uuden säteilymuodon, joka kykeni läpäisemään kiinteitä kohteita. Röntgen sai löydöstään ensimmäisen Nobelin fysiikanpalkinnon vuonna 1901. Wilhelm Röntgen
Röntgenille tarjottiin 1880-luvulla professuureja Jenan (1886) ja Utrechtin yliopistoista (1888), mutta kieltäytyi näistä. Vuonna 1888 hän kuitenkin suostui vastaanottamaan fysiikan professorin viran Würzburgin yliopistosta, josta hän sai yliopiston merkittävimmän fysiikan professuurin. Hänet valittiin yliopiston rehtoriksi 2. tammikuuta 1894. Samana vuonna hän aloitti tutkimuksensa katodisäteiden parissa. Katodisäteet olivat niiden löytämisen jälkeen yksi sen ajan fysiikan tutkituimmista kohteista. Vuoden 1895 lopulla hän löysi röntgensäteet, mistä hän tuli kuuluisaksi. Röntgensäteiden löytämisen jälkeen ne olivat yksi mielenkiintoisimpia tutkimuskohteita. Lopulta vuonna 1900 Röntgen vastaanotti viran Münchenin yliopistosta Baijerin hallituksen erityisestä pyynnöstä. Siellä hän myös päätti akateemisen uransa. Röntgenille annettiin vuonna 1901 kaikkien aikojen ensimmäinen Nobelin fysiikanpalkinto löytämänsä röntgensäteilyn ansiosta. Röntgentutkimus
Röntgentutkimuksen aloitti saksalainen Wilhelm Röntgen keksiessään röntgensäteilyn. Röntgensäteet saivat poikkeuksellisen innokkaan vastaanoton niin tieteilijöiden kuin maallikoiden keskuudessa. Uudesta säteilystä kehitettiin nopeasti lääketieteellisiä sovelluksia. Myös röntgendiffraktio keksittiin pian röntgensäteiden löytymisen jälkeen. René Blondlot
Hänet muistetaan kuitenkin ennen kaikkea siitä, että hän pani alkuun yhden 1900-luvun kokeellisen fysiikan suurimmista erehdyksistä ilmoitettuaan vuonna 1903 löytäneensä N-säteet. Nämä oletetut säteet saivat nimensä Nancyn yliopiston mukaan, jossa hän opetti. Niiden väitettiin vahvistavan heikon valon valovoimaa. Vuonna 1904 fyysikko Robert Williams Wood paljasti kuitenkin Nature-lehdessä, että ilmiö oli täysin subjektiivinen eikä sillä ollut mitään fysikaalista perustaa: Blondlot väitti havaitsevansa ilmiön silloinkin, kun Wood oli hänen huomaamattaan poistanut laitteistosta prisman, jota Blondlot oli pitänyt sen havaitsemiselle välttämättömänä. John Michell
John Michell (25. joulukuuta 1724 – 29. huhtikuuta 1793) oli englantilainen pappi ja luonnonfilosofi joka antoi pioneerisia oivalluksia monissa tieteen aloissa, mukaan lukien tähtitieteessä, geologiassa, optiikkassa ja painovoimassa. Harkittu "yksi parhaimmista unohdetuista tieteilijöistä", hän oli ensimmäinen joka ehdotti mustien aukkojen olemassaoloa, ensimmäinen joka ehdotti että maanjäristykset matkustavat aalloissa, ensimmäinen joka selitti miten voi valmistaa keinotekoisia magneetteja, ja ensimmäinen joka sovelsi tilastoja maailmankaikkeuden tutkimiseen, ja tajusi että kaksoistähdet ovat keskeisen painovoiman tulos. Hän myöskin keksi laitteen jolla voi mitata Maan massan. Häntä on kutsuttu seismologian ja magnetometrian isäksi. Lääketieteellinen röntgenkuvaus
Röntgenkuvauksen periaatteen keksi saksalainen Wilhelm Röntgen vuonna 1895. Hän tajusi, että löytämillään säteillä pystyi valottamaan filmin. Hän sai löydöstään vuonna 1901 jaetun ensimmäisen Nobelin fysiikanpalkinnon, mutta suhtautui löytämäänsä säteilyyn vaatimattomasti. Röntgenin löytö aiheutti pienen vallankumouksen fysiikan alalla, ja useat tiedemiehet aloittivat sen tutkimisen. Löytö sai poikkeuksellisen innokkaan vastaanoton niin tiedemiesten kuin maallikoiden keskuudessa. Kenttä (fysiikka)
Michael Faraday havaitsi ensimmäisenä kentät fysikaalisesti tärkeiksi käsitteiksi tutkiessaan magnetismia. Hän havaitsi, että sähkö- ja magneetti­­kentät eivät ole ainoastaan voima­kenttiä, jotka ohjaavat hiukkasten liikettä, vaan ne ovat itsenäisiä fysikaalisia entiteettejä, joihin sisältyy energiaa. Sähkö
Vuonna 1800 Alessandro Volta keksi sähköparin, ensimmäisen laitteen, jolla voitiin tuottaa sähkövirtaa. 1800-luvun aikana sähkön luonnetta opittiin ymmärtämään monipuolisesti ja luotiin sähköisiin ilmiöihin liittyen jo laajasti sähkömagneettinen teoria. Myöhemmin Michael Faraday havaitsi, että sähkövirtaa voitiin tuottaa myös sähkömagneettisen induktion avulla, mihin perustuvat kaikki nykyiset sähkögeneraattorit. Vuosisadan loppupuolella sähkövirta sai jo suuren käytännöllisen merkityksen, kun kehitettiin toimivalle tasolle muun muassa sähkömoottori, sähkövalaistus, sähkölennätin ja puhelin. Ensin suurimmissa kaupungeissa, vähitellen muuallakin alettiin sähköenergiaa tuottaa ja jaella sekä teollisuuteen että yksityiskoteihin. Pierre Curie
Marie ja Pierre Curie alkoivat tutkia vuonna 1897 säteilyilmiötä, jonka Henri Becquerel oli aiemmin löytänyt. Helmikuussa vuonna 1898 Curiet löysivät pikivälkkeestä ja eskyniittimineraalista selvästi uraanin lähettämää säteilyä voimakkaampaa säteilyä. Säteilyn alkuperäksi Curiet päättelivät olevan jonkin uuden alkuaineen. Alkuaineelle annettiin Marie Curien synnyinmaan, Puolan mukaan nimeksi polonium. Alkuaine tunnetaan hyvin myrkyllisenä. Heinäkuussa 1898 julkaistussa artikkelissa Curiet kertovat havainnoistaan ja antavat ilmiölle nimen radioaktiivisuus. Vielä saman vuoden joulukuussa he löysivät spektroskooppisin menetelmin uuden alkuaineen, jolle he antoivat nimen radium, joka tulee latinan sanasta "radius" eli säde. Röntgensäteily
Saksalainen Wilhelm Röntgen teki vuonna 1895 tutkimuksia katodisädeputkella selvittääkseen, mitä katodista lähtevä putken läpi virtaava säteily oikein on. Yhtäkkiä hän huomasi, että jotkut koelaitteiston läheisyydessä olevat mineraalinäytteet alkoivat hohtaa aavemaista valoa. Röntgen luuli ”paholaisen päässeen irti”, mutta pian kuitenkin huomasi valon syntyvän vain koelaitteiston ollessa päällä. Siitä hän päätteli, että koelaitteisto tuotti entuudestaan tuntematonta säteilylajia. Röntgen antoi tälle uudelle säteilylajille nimen X-säteily, jota yhä käytetään joissain kielissä. Suomessa ja monissa muissa kielissä siitä käytetään tavallisimmin keksijänsä mukaan nimitystä röntgensäteily. Lisäkokeet paljastivat, että tämä "X"-säteily tunkeutui paperin, puun, käden ja ohuen metallikalvon läpi. Säteily myös jätti jälkiä valokuvausfilmiin. Magneetti
Magneetti voi olla "kestomagneetti" tai sähkömagneetti. Kestomagneetteja voidaan valmistaa teräksestä, ja ne pysyvät magneettisina hyvinkin kauan. Useimmiten käyttökelpoisen sähkömagneetin muodostavat rautainen kappale ja sen ympärille käämiksi kierretty sähköjohdin. Se tulee magneettiseksi, kun johtimessa kulkee sähkövirta, mutta virran lakattua rautasydämeen jää vain heikkoa "jäännösmagnetismia". Periaatteessa sähkömagneetin muodostaa jo mikä tahansa sähkövirta joka kulkee tiettyä reittiä pitkin. Sähkövirtaa ympäröivä magneettikenttä on sitä voimakkaampi mitä suurempi reitin läpi kulkeva sähkövirta on. Tällä tavoin ensimmäiset todisteet magnetoitumisen ja liikkuvan varauksen välisestä suhteesta löysi vuonna 1820 tanskalainen tiedemies Hans Christian Ørsted, joka havaitsi kompassineulan heilahtelun virtajohdon lähellä. Tutkan historia
Skotlantilainen James Maxwell kuvasi sähkömagnetismin perusteet vuonna 1864 tekemässään julkaisussa. Hän ehdotti sähkömagneettisen säteilyn käyttäytyvän aaltomaisesti sekä aavisteli laskelmiensa perusteella sähkömagneettisten aaltojen etenevän valonnopeudella. Magnetismi
Kiinassa varhaisimmat kirjalliset tiedot magnetismista ovat 300-luvulta eaa. peräisin olevasta, tekijänsä mukaan nimetystä teoksesta "Demonien laakson valtias" (鬼谷子). Siinä mainitaan magneettiset kivet, jotka saavat raudan tulemaan luokseen tai vetävät sitä puoleensa. Ensimmäinen maininta neulaan kohdistuvasta voimasta on vuosien 20 ja 100 jaa. välillä laaditussa teoksessa "Louen-heng". Magneettisesta kompassista kirjoitti ensimmäisenä kiinalainen tiedemies Shen Kuo (1031–1095), jonka mainitsi myös sen käyttö­kelpoisuuden navigaatiossa ja että sen avulla voitiin määrittää tähti­tieteellinen todellinen pohjois­suunta. Magneettisen kompassin käyttö navigointiin yleistyikin Kiinassa jo 1100-luvulla. Magneettineula kiinnitettiin kehikkoon tuolloin niin päin, että neula aina osoitti etelään. George FitzGerald
FitzGerald oli Trinity Collegen fysiikan professori vuodesta 1881. Säteilytutkimuksillaan hän osoitti että värähtelevä sähkövirta tuotti elektromagneettista säteilyä. Saksalainen Heinrich Hertz vahvisti tuloksen kokeellisesti ja käyti sitä hyväkseen langattoman tiedonsiirron kehittelyssä. Sähköjohto
Ensimmäisenä sähkön johtuvuusominaisuuden havaitsi saksalainen Otto von Guericke 1600-luvulla. Hän ei kuitenkaan ymmärtänyt löytönsä merkitystä. Gray huomasi sähkönjohtavuuden hankaussähköä tuottavan lasiputken kanssa tehtyjen kokeidensa yhteydessä. Hän yhdisti lasiputken pellavalankoihin ja myöhemmin silkkilankoihin, joita pitkin sähköä voitiin siirtää. Gray kokeili monia aineita ja huomasi toisten esineiden kelpaavan johtimiksi ja toisten eristeiksi. Eristeet osoittautuvat samoiksi kuin aiemmin William Gilbertin määrittelemät sähköiset aineet, joita hankaamalla syntyi sähköisiä ilmiöitä. Valosähköinen ilmiö
Einsteinin matemaattinen muotoilu ilmiölle on vuodelta 1905, jolloin hän julkaisussaan "Uber einen die Erzeugung und Verwandlung des Lichtes betreffenden heuristischen Gesichtspunkt" esitti, että sähkömagneettista säteilyä voisi kuvata tietynsuuruisina energiapaketteina, kvantteina (nyk. fotoni). Valokvanttien idea oli ristiriidassa James Maxwellin sähkömagneettista säteilyä kuvaavien yhtälöiden kanssa, ja sen kanssa että energia oletettiin jatkuvasti jakautuneeksi. Vielä sen jälkeen kun kokeet näyttivät Einsteinin teoriat tarkoiksi, ajatusta fotoneista ei yleisesti hyväksytty. Einsteinin kaava ennusti irrotettujen elektronien energian kasvavan lineaarisesti säteilyn taajuuden funktiona. Robert Millikan näytti tämän todeksi 1915. Bosen–Einsteinin statistiikka
Max Planck esitti jo vuonna 1900 lain, joka osoittaa mustan kappaleen lähettämän sähkömagneettisen säteilyn taajuusjakauman lämpötilan funktiona. Tämän jakauman teoreettinen selitys osoittautui kuitenkin hankalaksi, ja jo samana vuonna Planck esitti, että kappale voi lähettää säteilyenergiaa vain tietyn kokoisina määrinä kerrallaan, kvantteina. Myöhemmin Albert Einstein kehitti teoriaa edelleen ja esitti, että säteilyn voidaan olettaa koostuvan hiukkasmaisista fotoneista. Vielä tämän jälkeenkään ei jakaumalain teoreettinen johto ollut tyydyttävä, mihin Dhakan yliopiston professori Satyendra Nath Bose kiinnitti huomiota 1920-luvun alussa. Hän osoitti kuitenkin, että tämä jakaumalaki voidaan johtaa, kun oletetaan, ettei hiukkasia voida yksilöidä ja että niille ei ole olemassa lukumäärän säilymislakia. Tällöin Planckin laki saadaan suoraan sovellettaessa Bosen jakaumalakia fotoneille. Charles Greeley Abbot
Abbotin uskotaan olleen ensimmäinen tutkija, joka havaitsi auringon radiosäteilyn jatkuvan vaihtelevuuden. Hän sai mainetta myös "aurinkoenergian käytön isänä". Fysiikan historia
Skotlantilainen fyysikko James Clerk Maxwell muistetaan erityisesti sähkö- ja magneettikenttiä koskevista neljästä yhtälöstään, jotka hän esitteli työssään "Dynamical Theory of the Electric Field". Niiden perusteella hän päätteli myös, että valokin on sähkömagneettista aaltoliikettä. Maxwellin työ oli aikansa suuri saavutus ja se on erityisen merkittävä, koska sen katsotaan olleen pohjana Lorentz-muunnokselle. Lorentz-muunnos on olennainen suhteellisuusteorian työkalu liikkeessä olevan kappaleen koordinaatistosta paikallaan olevan kappaleen koordinaatistoon siirryttäessä. Koordinaatistomuunnosten merkitys elektrodynamiikassa ilmenee esimerkiksi tilanteessa, jossa varaus on liikkeessä levossa olevan kappaleen suhteen. Liikkeessä oleva varaus näkee varauksen aiheuttaman sähkökentän, mutta varaus ei aiheuta levossa olevan kappaleen koordinaatistossa magneettikenttää. Jos kappale kuitenkin liikkuu varaukseen nähden, varaus kuljettaa kappaleen näkökulmasta sähkövirtaa ja aiheuttaa magneettikentän. Maxwellin yhtälöt eivät kuitenkaan olleet invariantteja Galilein muunnoksessa, ja fyysikoilla oli edessään vakava ongelma. Tämän ongelman ratkaisi Maxwellin kuoleman jälkeen Hendrik Lorentz, joka keksi Lorentz-muunnoksen – oudolta tässä tuntui se, että kappaleiden kokemat ajat riippuvat kappaleen liiketilasta. Guglielmo Marconi
Ollessaan velipuolensa Luigin kanssa lomamatkalla Alpeilla Marconi luki Heinrich Hertzin artikkelin, jossa tämä todistaa sähkömagneettisen säteilyn olemassaolon. Marconi ymmärsi, että säteilyn avulla voitaisiin lähettää ja vastaanottaa viestejä langattomasti. Tämä innosti Marconia niin paljon, että hän aloitti isänsä tilalla Villa Griffonessa Bolognassa vuonna 1894 kokeet tekemällään parannetulla versiolla Hertzin rakentamasta koneesta. Ensimmäiset signaalit siirtyivät muutamia metrejä, mutta pian hän pidensi matkan pariin kilometriin. Marconi tarjosi keksintöä Italian hallitukselle, joka ei kiinnostunut. Tämän jälkeen hän demonstroi laitetta Britannian postilaitokselle. 1896 hän oli saanut signaalin havaittua 13 kilometrin päässä. Maxwellin yhtälöt
Maxwell myös näytti, kuinka yhtälöt ennustivat vaihtuvien sähkömagneettisten aaltojen etenevän tyhjässä avaruudessa nopeudella, joka voitiin laskea sähkö- ja magneettiopissa tunnettujen luonnonvakioiden avulla ja joka laskujen mukaan näytti olevan sama kuin valonnopeus. Tästä hän päätteli, että valo koostuukin juuri sähkömagneettisista aalloista. Myöhemmin vuonna 1888 Heinrich Hertz osoitti, että valonnopeudella eteneviä sähkömagneettisia aaltoja, tosin pidempiaaltoisia ja silmälle näkymättömiä, voitiinkin saada aikaan sähkömagneettisten värähtelypiirien avulla. Niitä sanotaan nykyisin radioaalloiksi. Maxwellin yhtälöistä seuraava valon vakioinen nopeus tyhjiössä oli myöhemmin Einsteinin suhteellisuusteorian peruspostulaatteja. Suhteellisuus­teorian mukaan Maxwellin yhtälöt pätevätkin sellaisenaan kaikissa inertiaali­järjestelmissä, eikä Maxwellin yhtälöihin siten tarvinnut tehdä lisäyksiä tai korjauksia suhteellisuusteorian myötä 1900-luvun alussa. Ydinfysiikka
Vuoden 1899 tammikuussa Ernest Rutherford ilmoitti havainneensa Becquerelin löytämän säteilyn koostuvan kahdenlaisista säteistä: helposti absorboituvasta alfasäteilystä ja läpäisevämmästä beetasäteilystä. Tutkimalla magneettikenttien vaikutusta säteilyyn havaittiin, että alfa- ja beetasäteily koostuvat varatuista hiukkasista, ja että näiden lisäksi oli olemassa vielä läpäisevämpi kolmas säteilymuoto, gammasäteily, johon magneettikenttä ei vaikuta. Joseph John Thomson, joka oli löytänyt elektronin vuonna 1897, osoitti tarkoilla mittauksillaan, että beetahiukkaset ovatkin itse asiassa elektroneja. Rutherford tunnisti pian myös alfahiukkaset heliumiksi. Becquerel havaitsi, että alfahiukkaset emittoituivat radioaktiivisesta lähteestä keskenään samalla nopeudella, mutta beetahiukkasten spektri oli jatkuva – Vaikutti siis siltä, että energian säilymislaki ei pätisikään beetahajoamisessa. Michael Faraday
Michael Faraday (22. syyskuuta 1791 – 25. elokuuta 1867) oli englantilainen fyysikko ja kemisti, joka vaikutti suuresti sähkömagnetismin ja sähkökemian kehitykseen. Hänen suurimpiin tieteellisiin saavutuksiinsa kuuluvat sähkömagneettisen induktion, diamagneettisuuden ja elektrolyysin keksiminen sekä sähkömoottoreiden kehittely. On pitkälti Faradayn ansiota, että sähkölaitteiden käyttö yleistyi teollisuudessa. LED
Ensimmäisen valoa lähettävän diodin valmisti Marconin laboratorioissa työskennellyt brittiläinen kokeilija H. J. Round vuonna 1907. Hänestä riippumatta venäläinen Oleg Vladimirovich Losev teki saman keksinnön 1920-luvulla. Vaikka siitä kerrottiin venäläisissä, saksalaisissa ja brittiläisissä tieteellisissä aikakauskirjoissa, keksintö ei vielä tullut kovin tunnetuksi eikä sitä vuosikymmeniin käytetty hyväksi mihinkään tarkoitukseen. Vuonna 1955 Radio Corporation of Americassa työskennellyt Rubin Braunstein havaitsi, että eräät puolijohdeaineet lähettävät infrapunasäteilyä. Sitä lähettivät hänen tutkimustulostensa mukaan galliumarsenidista (GaAs) galliumantimonidista (GaSb), indiumfosfidista tai piin ja germaniumin seoksesta valmistetut puolijohdekomponentit, jotkin niistä huoneenlämmössäkin, toiset alhaisissa lämpötiloissa (77 K). Saman havainnon tekivät galliumarsenidin osalta vuonna 1961 Texas Instruments'issa työskennelleet kokeilijat Bob Biard ja Gary Pittman Vaikka Braunstein oli tehnyt keksinnön aikaisemmin, Briard ja Pittman voittivat prioriteettikiistan ja patentti keksinnöstä myönnettiin heille. Victor F. Hess
Victor Francis Hess alun perin Victor Franz Hess (24. kesäkuuta 1883 Steiermark, Itävalta – 17. joulukuuta 1964 New York, Yhdysvallat) oli itävaltalais-yhdysvaltalainen fyysikko, joka vuosina 1911–1913 tekemällään kokeellisella työllä osoitti, että ilmakehää voimakkaasti ionisoiva säteily on kosmista alkuperää. Hän sai kosmisen säteilyn keksimisestä Nobelin fysiikanpalkinnon vuonna 1936. Palkinto oli jaettu positronin keksijän Carl David Andersonin kanssa. Fysiikan historia
Planck esitteli ideansa Saksan fyysikkoseuran jäsenille 14. marraskuuta 1900. Huolimatta siitä, että energiaa voitiin Planckin mukaan kuvata kahdella päinvastaisella tavalla, ideaan ei kohdistettu suurtakaan huomiota. Planck itsekin epäili omaa teoriaansa. Työnsä yhteydessä Planck määritteli luonnonvakion, jota kutsutaan Planckin vakioksi. Planck oletti, että kvantin energia on formula_1, jossa formula_2 on Planckin vakio, formula_3 on taajuus ja formula_4 on 1, 2, 3, ... Albert Einstein osoitti myöhemmin, että sähkömagneettinen säteily koostui kvanteista, joiden energia on formula_5. Einstein käytti tätä ja Niels Bohrin kehittämää atomimallia hyväkseen ja johti Planckin säteilylain uudelleen vuonna 1917.