F

Fahrenheit-Temperaturskala

In den USA übliche Alltags-Temperaturskala, Temperatur werden in Fahrenheit (F) angegeben; definiert dadurch, dass ihr Nullpunkt bei der tiefsten im Winter 1708/1709 gemessenen Aussentemperatur von Fahrenheits Heimatstadt Danzig liegt und 100 Fahrenheit bei der menschlichen Körpertemperatur liegen.

Beziehung zur in Mitteleuropa üblicheren Celsius-Skala: X Fahrenheit sind (X-32)*5/9 Grad Celsius, Y Grad Celsius sind Y*9/5 +32 Fahrenheit.

Beziehung zur in der Physik üblichen Kelvin-Skala: X Fahrenheit sind (X+459,67)*5/9 Kelvin, Y Kelvin sind Y*9/5-459,67 Fahrenheit.

Fall, freier

Siehe freier Fall

Falschfarbenbild

Nur ein kleiner Teil astronomischer Beobachtungen betrifft Licht, also elektromagnetische Strahlung, die das menschliche Auge sehen kann. Um das Erscheinungsbild von Himmelsausschnitten in anderen Wellenlängenbereichen, etwa im Infrarotlicht, im Radiobereich oder im Röntgenlicht, anschaulich darzustellen, werden den verschiedenen Wellenlängen willkürlich Farben zugeordnet.

In ähnlicher Weise lassen sich auch Größen in Farben übersetzen, die überhaupt keiner elektromagnetischen Strahlung entsprechen

Feld, Feldtheorie

Die Gesamtheit der Krafteinflüsse, die in einer gegebenen Region auf kleine Testkörper wirken. Die elektrischen Kräfte, die ein elektrisch geladener Körper auf Testkörper ausüben würde, die man in seine Nähe bringt, definieren das elektrische Feld in seiner Umgebung, die Gravitationskräfte, die eine Massekugel auf kleine Testkörper in ihrer Nähe ausübt das Gravitationsfeld der Kugel. Wichtig ist, dass sich das Feld als eigenständige physikalische Größe auffassen lässt, die überall im Raum definiert ist (also den Raum erfüllt) und der man auch Energie zuschreiben muss. Theorien, die die Dynamik und Entwicklung bestimmter Felder beschreiben, heißen Feldtheorien - ein Beispiel ist die Maxwellsche Beschreibung des Elektromagnetismus. Nähere Informationen zum Begriff des Feldes bietet das Vertiefungsthema Von der Kraft zum Feld.

Fermion

Sammelbegriff für Quantenteilchen, die einen halbzahligen Spin besitzen, also etwa Spin 1/2, 3/2 oder 5/2.

Für die Elementarteilchen gilt: Unter ihnen sind die Fermionen gerade die Materieteilchen, etwa Elektronen oder Quarks, während die Botenteilchen, die für die Übertragung von Kräften zuständig sind, so genannte Bosonen sind.

Ganz allgemein gilt für Fermionen das so genannte Pauli-Prinzip. Salopp gesagt: Es können sich niemals zwei Elektronen am selben Ort befinden. Etwas genauer: Es können sich niemals zwei Elektronen im gleichen Zustand befinden. Das trägt entscheidend zu den Materieeigenschaften bei: Erst der Umstand, dass sich eben nicht alle Elektronen eines Atoms gleichzeitig in dem Zustand geringster Energie ganz nahe am Atomkern befinden können, sondern sich die Elektronen auf andere Zustände verteilen, führt zu den verschiedenen chemischen Eigenschaften von Atomen mit unterschiedlich vielen Elektronen, auf denen die gesamte Chemie basiert.

Fernkraft, Fernwirkung

Eine Kraft oder ein Einfluss, der von einem Ort zum anderen wirkt, ohne, dass dazu eine materielle Verbindung nötig wäre - mittels elektrischer Kräfte oder der Gravitationskraft beispielsweise können sich auch weit auseinanderliegende Körper im leeren Raum gegenseitig beeinflussen.

Oder: Eine Kraft oder ein Einfluss, der instantan von einem Ort zum anderen wirkt, ohne dass es aufgrund der Entfernung zu einer Zeitverzögerung käme. Willkürlich steuerbare Fernkräfte dieser Art widersprechen dem relativistischen Konzept der Kausalität.

Fernkräfte werden in der modernen Physik typischerweise als Wirkungen so genannter Felder beschrieben (wie Kraft und Feld zusammenhängen beschreibt das Vertiefungsthema Von der Kraft zum Feld).

Festkörper

Zustandsform (Aggregatzustand) der Materie, bei dem die Atome beziehungsweise Moleküle so fest aneinander gebunden sind, dass insgesamt ein fest zusammenhängendes Gebilde entsteht. Im Gegensatz etwa zu einer Flüssigkeit, die ihre Form jedem Behälter, in den man sie füllt, sofort anpassen, behalten Festkörper ihre Form bei.

Vergleiche auch die anderen Aggregatzustände: Flüssigkeit, Gas, Plasma.

Flach

Flach ist ein Raum, wenn in ihm die verallgemeinerten Gesetze der aus der Schule bekannten, Euklidischen Geometrie gelten. Ein flacher zweidimensionaler Raum ist eine Ebene, und in sehr guter Näherung ist auch der dreidimensionale Raum, den wir aus dem Alltag gewohnt sind, flach.

Gegensatz eines flachen ist ein gekrümmter Raum.

Fläche

Gebilde mit zwei Dimensionen. Beispiele sind die Ebene oder die Oberfläche einer Kugel.

Flüssigkeit

Zustandsform (Aggregatzustand) der Materie, in dem die Atome und Moleküle aus denen die Materie besteht, zwar aneinander gebunden sind (im Gegensatz zum Gas), aber so locker, dass die Materie keinerlei Formstabilität besitzt: Füllt man eine Flüssigkeit in ein Gefäß, so gleicht sie ihre Form der Gefäßform an (im Gegensatz zum Festkörper).

Vergleiche auch die anderen Aggregatzustände: Festkörper, Gas, Plasma.

freier Fall, freie Teilchen

Wenn auf einen Körper außer der Gravitation keine weiteren Kräfte wirken (insbesondere keine Kräfte, die ihn daran hindern, der Gravitationswirkung nachzugeben und zu fallen), dann sagt man, er befinde sich im freien Fall; ein Teilchen im freien Fall heisst dementsprechend "freies Teilchen".

Frei fallende Körper an ein und demselben Ort in einem gegebenen Gravitationsfeld fallen mit derselben Beschleunigung - diese so genannte Universalität des freien Falls war einer der Ausgangspunkte für Einsteins Entwicklung seiner Allgemeinen Relativitätstheorie.

Im Gegensatz zu unserer Alltagserfahrung muss freier Fall dabei nicht heißen, dass die betreffenden Objekte in irgendeine bestimmte Richtung beschleunigt werden - fernab von allen Gravitationsquellen treiben freie Teilchen einfach so mit konstanter Geschwindigkeit durch den Raum oder sie ruhen relativ zu einem ebenfalls frei treibenden Beobachter. An solchen freien Teilchen lässt sich beispielsweise die Wirkung von Gravitationswellen besonders einfach demonstrieren.

Frequenz

Maß für die Schnelligkeit einer Schwingung, definiert als Kehrwert der Schwingungsdauer: Ein Schwingungsvorgang, der für eine Schwingung 0,1 Sekunden benötigt hat die Frequenz 1/0,1 Sekunden = 10 Hz. (Die Maßeinheit Hertz, abgekürzt Hz, ist definiert als 1 Hz = 1/Sekunde.)

Für eine Welle ist die Frequenz dadurch gegeben, wieviele Wellenberge pro Sekunde am Beobachter vorbeistreichen. Zehn vorbeistreichende Wellenberge pro Sekunde entsprechen wiederum einer Frequenz von 10 Hz.

Fusion

Siehe Eintrag Kernfusion