固体物理学是凝聚态物理学中最大的分支。它研究的对象是固体，特别是原子排列具有周期性结构的晶体。固体物理学的基本任务是从微观上解释固体材料的宏观物理性质，主要理论基础是非相对论性的量子力学，还会使用到电动力学、统计物理中的理论。主要方法是应用薛定谔方程来描述固体物质的电子态，并使用布洛赫波函数表达晶体周期性势场中的电子态。在此基础上，发展了固体的能带论，预言了半导体的存在，并且为晶体管的制造提供理论基础。

Die Festkörperphysik (häufig abgekürzt: FKP) befasst sich mit der Physik von Materie im festen Aggregatzustand. Sie gehört thematisch zur Physik der kondensierten Materie und umgekehrt.^[1] Von besonderer Bedeutung sind dabei kristalline Festkörper. Das sind solche, die einen translationssymmetrischen (periodischen) Aufbau aufweisen, da diese Translationssymmetrie die physikalische Behandlung vieler Phänomene drastisch vereinfacht oder erst ermöglicht. Daher erfolgt die Anwendung des Modells des idealen Kristallgitters häufig auch dann, wenn die Bedingung der Periodizität nur sehr eingeschränkt, zum Beispiel nur sehr lokal erfüllt ist. Die Abweichung von der strengen Periodizität wird dann durch Korrekturen berücksichtigt.

Eine relationale Datenbank ist eine digitale Datenbank, die zur elektronischen Datenverwaltung in Computersystemen dient und auf einem tabellenbasierten relationalen Datenbankmodell beruht. Grundlage des Konzeptes relationaler Datenbanken ist die Relation. Sie stellt eine mathematische Beschreibung einer Tabelle dar und ist ein im mathematischen Sinn wohldefinierter Begriff; siehe Datenbankrelation. Operationen auf diesen Relationen werden durch die relationale Algebra bestimmt.

Das zugehörige Datenbankmanagementsystem wird als relationales Datenbankmanagementsystem oder RDBMS (Relational Database Management System) bezeichnet. Zum Abfragen und Manipulieren der Daten wird überwiegend die Datenbanksprache SQL (Structured Query Language) eingesetzt, deren theoretische Grundlage die relationale Algebra ist.

Das relationale Datenbankmodell wurde 1970 von Edgar F. Codd erstmals vorgeschlagen und ist bis heute trotz einiger Kritikpunkte ein etablierter Standard für Datenbanken.

关系数据库（英语：Relational database），是建立在关系模型基础上的数据库，借助于集合代数等数学概念和方法来处理数据库中的数据。现实世界中的各种实体以及实体之间的各种联系均用关系模型来表示。关系模型是由埃德加·科德于1970年首先提出的，并配合“科德十二定律”。现如今虽然对此模型有一些批评意见，但它还是数据存储的传统标准。标准数据查询语言SQL就是一种基于关系数据库的语言，这种语言执行对关系数据库中数据的检索和操作。

关系模型由关系数据结构、关系操作集合、关系完整性约束三部分组成。

Inertial Confinement Fusion: How to Make a Star

The idea for the National Ignition Facility (NIF) grew out of the decades-long effort to generate fusion burn and gain in the laboratory. Current nuclear power plants, which use fission, or the splitting of atoms to produce energy, have been pumping out electric power for more than 50 years. But achieving nuclear fusion burn and gain has not yet been demonstrated to be viable for electricity production. For fusion burn and gain to occur, a special fuel consisting of the hydrogen isotopes deuterium and tritium must first “ignite.” A primary goal for NIF is to achieve fusion ignition, in which the energy generated from the reaction outstrips the rate at which x-ray radiation losses and electron conduction cool the implosion.

All of the energy of NIF’s 192 beams is directed inside a gold cylinder called a hohlraum, which is about the size of a dime. A tiny capsule inside the hohlraum contains atoms of deuterium (hydrogen with one neutron) and tritium (hydrogen with two neutrons) that fuel the ignition process.

NIF was designed to produce extraordinarily high temperatures and pressures—tens of millions of degrees and pressures many billion times greater than Earth’s atmosphere. These conditions currently exist only in the cores of stars and planets and in nuclear weapons. In a star, strong gravitational pressure sustains the fusion of hydrogen atoms. The light and warmth that we enjoy from the sun, a star 93 million miles away, are reminders of how well the fusion process works and the immense energy it creates.

Replicating the extreme conditions that foster the fusion process has been one of the most demanding scientific challenges of the last half-century. Physicists have pursued a variety of approaches to achieve nuclear fusion in the laboratory and to harness this potential source of unlimited energy for future power plants.

See How ICF Works for a more detailed description of inertial confinement fusion.

Recipe for a Small Star

• Take a hollow, spherical plastic capsule about two millimeters in diameter (about the size of a small pea)
• Fill it with 150 micrograms (less than one-millionth of a pound) of a mixture of deuterium and tritium, the two heavy isotopes of hydrogen.
• Take a laser that for about 20 billionths of a second can generate 500 trillion watts—the equivalent of five million million 100-watt light bulbs.
• Focus all that laser power onto the surface of the capsule.
• Wait ten billionths of a second.
• Result: one miniature star.

In this process the capsule and its deuterium–tritium fuel will be compressed to a density 100 times that of solid lead, and heated to more than 100 million degrees Celsius—hotter than the center of the sun. These conditions are just those required to initiate thermonuclear fusion, the energy source of stars.

By following our recipe, we would make a miniature star that lasts for a tiny fraction of a second. During its brief lifetime, it will produce energy the way the stars and the sun do, by nuclear fusion. Our little star will produce ten to 100 times more energy than we used to ignite it.

Unter der Bezeichnung photoelektrischer Effekt (auch lichtelektrischer Effekt oder kurz Photoeffekt) werden drei nah verwandte, aber unterschiedliche Prozesse der Wechselwirkung von Photonen mit Materie zusammengefasst. In allen drei Fällen wird ein Elektron aus einer Bindung – z. B. in einem Atom oder im Valenzband oder im Leitungsband eines Festkörpers – gelöst, indem es ein Photon absorbiert. Die Energie des Photons muss dazu mindestens so groß wie die Bindungsenergie des Elektrons sein.

Man unterscheidet drei Arten des photoelektrischen Effekts:

• Als äußeren photoelektrischen Effekt (auch Photoemission oder Hallwachs-Effekt) bezeichnet man das Herauslösen von Elektronen aus einer Halbleiter- oder Metalloberfläche (siehe Photokathode) durch Bestrahlung. Dieser Effekt wurde bereits im 19. Jahrhundert entdeckt^[1] und 1905 von Albert Einstein erstmals gedeutet, wobei er den Begriff des Lichtquants einführte.
• Der innere photoelektrische Effekt tritt in Halbleitern auf. Man unterscheidet zwei Fälle:
  1. Als Photoleitung bezeichnet man die Zunahme der Leitfähigkeit von Halbleitern durch Bildung von nicht aneinander gebundenen Elektron-Loch-Paaren.
  2. Darauf aufbauend ermöglicht der photovoltaische Effekt die Umwandlung von Licht- in elektrische Energie.
• Unter Photoionisation (auch atomarer Photoeffekt) versteht man die Ionisation einzelner Atome oder Moleküle durch Bestrahlung mit Licht genügend hoher Frequenz.

Die vollständige Absorption des Photons durch ein freies Elektron ist nicht möglich. Stattdessen findet ein Compton-Effekt statt, aus dem immer auch ein Photon geringerer Energie hervorgeht.

光电效应（英语：Photoelectric Effect）是指光束照射物体时会使其发射出电子的物理效应。发射出来的电子称为“光电子”。^{[1]:1060-1063[2]:1240-1246}

1887年，德国物理学家海因里希·赫兹发现，紫外线照射到金属电极上，可以帮助产生电火花。^[3]1905年，阿尔伯特·爱因斯坦发表论文《关于光产生和转变的一个启发性观点》，给出了光电效应实验数据的理论解释。爱因斯坦主张，光的能量并非均匀分布，而是负载于离散的光量子（光子），而这光子的能量和其所组成的光的频率有关。这个突破性的理论不但能够解释光电效应，也推动了量子力学的诞生。由于“他对理论物理学的成就，特别是光电效应定律的发现”，爱因斯坦获颁1921年诺贝尔物理学奖。^[4]

在研究光电效应的过程中，物理学者对光子的量子性质有了更加深入的了解，这对波粒二象性概念的提出有重大影响。^{[2]:1240-1246}除了光电效应以外，在其它现象里，光子束也会影响电子的运动，包括光电导效应、光生伏打效应、光电化学效应。

根据波粒二象性，光电效应也可以用波动概念来分析，完全不需用到光子概念。威利斯·兰姆与马兰·斯考立（Marlan Scully）于1969年使用半经典方法证明光电效应，这方法将电子的行为量子化，又将光视为纯粹经典电磁波，完全不考虑光是由光子组成的概念。

光谱学（英语：Spectroscopy）是利用物质发射、吸收或散射的光、声或粒子的现象，来研究物质或能量的方法。又称谱学，且因研究对象不同，而有不同名称，例如：能谱学、波谱学、频谱学、质谱学（mass spectroscopy/spectrometry）、介电谱学（dielectric spectroscopy）。

颜色	频率	波长
紫色	668–789THz	380–450nm
蓝色	631–668THz	450–475nm
青色	606–630THz	476–495nm
绿色	526–606THz	495–570nm
黄色	508–526THz	570–590nm
橙色	484–508THz	590–620nm
红色	400–484THz	620–750nm

光谱学原始定义为研究光和物质之间相互作用的学科。历史上，光谱学是指：用“可见光”来对物质结构的理论研究、进而对物质定性定量分析的科学分支。但是，近来，光谱学的定义已经被扩展为：一种不只用可见光，也用许多“其他电磁或非电磁辐射”（如微波，无线电波，X射线，电子，声子（声波）等）的新技术。阻抗光谱学则研究交流电的频率响应。

光谱学被频繁的用在物理和分析化学中，通过发射或吸收光谱来鉴定物质。一种记录光谱的仪器叫分光计。光谱学可以通过其测量或计算的物理属性或测量过程来分类。

光谱学也同样大量运用在天文学和遥感。大多数大型天文望远镜配有光谱摄制仪，用来测量天体的化学组成和物理属性，或通过测量光谱线的多普勒偏移来测量天体的速度。

Opticks: Or, a Treatise of the Reflexions, Refractions, Inflexions and Colours of Light ist ein wissenschaftliches Sachbuch des englischen Naturphilosophen Isaac Newton aus dem Jahr 1704. In dem Buch analysiert Newton die fundamentalen Eigenschaften von Licht in Hinblick auf Brechung in Prismen und Linsen, die Beugung von Licht in dicht geschichteten Glasplatten und das Verhalten von Farbmischung mit Spektralfarben und Pigmentpulver. Opticks war Newtons zweites Hauptwerk im Bereich der Naturwissenschaft Physik. Das Buch wird zu den bedeutendsten Werken der Wissenschaftsgeschichte gezählt.

Die Optik (von altgriechisch ὀπτικός optikós ‚zum Sehen gehörend‘), auch Lehre vom Licht genannt, ist ein Gebiet der Physik und beschäftigt sich mit der Ausbreitung von Licht sowie dessen Wechselwirkung mit Materie, insbesondere im Zusammenhang mit optischen Abbildungen.

Unter Licht wird in der Regel der sichtbare Teil des elektromagnetischen Spektrums im Bereich 380 nm und 780 nm (790 THz bis 385 THz) verstanden. Die Optik befasst sich mitunter auch mit den angrenzenden unsichtbaren Bereichen der elektromagnetischen Strahlung (Infrarot, Ultraviolett).

Viele Gesetzmäßigkeiten und Methoden der klassischen Optik gelten auch außerhalb dieser Bereiche, das erlaubt eine Übertragung der Erkenntnisse der Optik auf zum Beispiel die Röntgenstrahlung (siehe Röntgenoptik) sowie Mikrowellen und kürzere Funkwellen.

Geladene Teilchen werden im elektrischen Feld oder im Magnetfeld abgelenkt oder gebündelt und es können Abbildungen erzeugt werden, siehe Elektronenoptik.

光学（英语：Optics），是物理学的分支，主要是研究光的现象、性质与应用，包括光与物质之间的相互作用、光学仪器的制作。光学通常研究红外线、紫外线及可见光的物理行为。因为光是电磁波，其它形式的电磁辐射例如X射线、微波及无线电波等等也具有类似光的特性。^[1]英文术语“optics”源自古希腊字“ὀπτική”，意为名词“看见”、“视见”。^[2]

大多数常见的光学现象都可以用古典电动力学理论来说明。但是，通常这全套理论很难实际应用，必需先假定简单模型。几何光学的模型最为容易使用。它试图将光当作射线（光线），能够直线移动，并且在遇到不同介质时会改变方向；它能够解释像直线传播、反射、折射等等很多光线现象。物理光学的模型比较精密，它把光当作是传播于介质的波动（光波）。除了反射、折射以外，它还能够以波性质来解释向前传播、干涉、偏振等等光学现象。几何光学不能解释这些比较复杂的光学现象。在历史上，光的射线模形首先被发展完善，然后才是光的波动模形.

很多现象涉及到光的波粒二象性。只有量子力学能够解释这些现象。在量子力学里，光被视为由一群称为光子的粒子组成。量子光学专门研究怎样用量子力学来解释光学现象。

进一步将光学细分类。光的纯科学领域，通常被称为光学或“光学物理”。应用光学通常被称为光学工程。光学工程中涉及到照明系统的部分，被特别称为“照明工程”。每一个分支在应用、技术、焦点以及专业关联上，都有很大不同。在光学工程中，比较新的发现，通常被归类为光子学（photonics）。

因为光学在实际中被广泛应用，光学物理和工程光学，在领域上，有很大程度的互相交叉。光学也与电子工程、物理学、天文学、医学（尤其是眼科学与视光学）等许多学科密切相关。很多关键科技都能找到光学的研究果实，包括镜子、透镜、望远镜、显微镜、激光、光纤、发光二极体、光伏等等。

光学工程（英语：optical engineering）是指把光学理论应用到实际应用的一类工程学。光学工程涉及光学仪器，例如镜头、显微镜和望远镜，也包括其他利用光学性质的设备。此外，光学工程还研究光传感器及相关测量系统，激光、光纤通信和光碟（例如CD、DVD）等。

因为光学工程设计及开发的元件需要利用光来达到特定目的，因此光学工程需要了解光的本质，知道在实验室可以达到的极限。而实务上也需要考虑可用技术、材料、成本及设计方法等。光学工程和其他工程领域类似，也会用电脑来辅助设计过程。可能配合仪器使用、用做光学模拟、光学系统设计及其他应用中。工程师也常会使用试算表及程式语言等工具，当然光学工程师也常会使用针对光学设计的工具或套装软体。

光学工程计量学会利用光学方式进行量测，用像激光散斑干涉仪仪器量测微振动，或是用量测折射的仪器量测不同物体的特性。用激光的散射衍射光斑测量，制造出激光粒度仪以用于颗粒粒度分析的测量

Technische Optik, auch Optotechnik, ist ein Fachgebiet, das die ingenieurwissenschaftliche Anwendung von Optik umfasst. Die technische Optik verknüpft Elemente der Optischen Messtechnik, der Lasertechnik und der Optik. Wichtige Teilgebiete sind die Mikrooptik, die Lichttechnik und die Faseroptik. Das Fachgebiet zählt zu den Ingenieurwissenschaften, da die konkrete Konstruktion und Herstellung optischer Geräte sowie die Konzeption spezifischer Strahlengänge im Vordergrund stehen. Anwendung findet die technische Optik unter anderem in der Projektionstechnik, Holografie und Fotografie sowie in der Spektroskopie.

Ein Optotechniker befasst sich mit der Konzeptionierung, Entwicklung und Herstellung von optischen Systemen. Ein Spezialist zur Bearbeitung optisch wirksamer Flächen wird als Feinoptiker bezeichnet.

Die allgemeine Relativitätstheorie ( anhören^?/i; kurz ART) beschreibt die Wechselwirkung zwischen Materie (einschließlich Feldern), Raum und Zeit. Sie deutet Gravitation als geometrische Eigenschaft der gekrümmten vierdimensionalen Raumzeit. Die Grundlagen der Theorie wurden maßgeblich von Albert Einstein entwickelt, der den Kern der Theorie am 25. November 1915 der Preußischen Akademie der Wissenschaften vortrug. Zur Beschreibung der gekrümmten Raumzeit bediente er sich der Differentialgeometrie.

Die allgemeine Relativitätstheorie erweitert die spezielle Relativitätstheorie und das Newtonsche Gravitationsgesetz und geht in diese über bei hinreichend kleinen Raumzeitgebieten bzw. Massedichten und Geschwindigkeiten. In zahlreichen Tests der allgemeinen Relativitätstheorie wurde sie experimentell bestätigt und gilt in der von Einstein formulierten Form als einzige allgemein anerkannte Gravitationstheorie.

Ungeklärt ist ihre Beziehung zur Quantenphysik, dem zweiten Grundpfeiler der modernen Physik des 20. Jahrhunderts. Daher gibt es noch keine vereinheitlichte Theorie der Quantengravitation.

广义相对论是现代物理中基于相对性原理利用几何语言描述的引力理论。该理论由阿尔伯特·爱因斯坦等人自1907年开始发展，最终在1915年基本完成。^[1]广义相对论将经典的牛顿万有引力定律与狭义相对论加以推广。在广义相对论中，引力被描述为时空的一种几何属性（曲率），而时空的曲率则通过爱因斯坦场方程和处于其中的物质及辐射的能量与动量联系在一起。

从广义相对论得到的部分预言和经典物理中的对应预言非常不同，尤其是有关时间流易、空间几何、自由落体的运动以及光的传播等问题，例如引力场内的时间膨胀、光的引力红移和引力时间延迟效应。广义相对论的预言至今为止已经通过了所有观测和实验的验证——广义相对论虽然并非当今描述引力的唯一理论，但却是能够与实验数据相符合的最简洁的理论。不过仍然有一些问题至今未能解决。最为基础的即是广义相对论和量子物理的定律应如何统一以形成完备并且自洽的量子引力理论。

爱因斯坦的广义相对论理论在天体物理学中有着非常重要的应用。比如它预言了某些大质量恒星终结后，会形成时空极度扭曲以至于所有物质（包括光）都无法逸出的区域，黑洞。有证据表明恒星质量黑洞以及超大质量黑洞是某些天体例如活动星系核和微类星体发射高强度辐射的直接成因。光线在引力场中的偏折会形成引力透镜现象，这使得人们可能观察到处于遥远位置的同一个天体形成的多个像。广义相对论还预言了引力波的存在。引力波已经由激光干涉引力波天文台在2015年9月直接观测到。此外，广义相对论还是现代宇宙学中的膨胀宇宙模型的理论基础。