Spin

Minden részecskének van egy spinnek nevezett tulajdonsága, ami azzal kapcsolatos, milyennek látszik a részecske különböző irányokból nézve. A szemléltetéshez vegyünk egy csomag játékkártyát.
Vegyük először szemügyre a pikk ászt. Ez csak akkor azonos önmagával, ha egy teljes fordulatot, azaz 360 fokot fordítunk rajta. Ezért azt mondjuk, hogy ennek a lapnak 1 a spinje.
Ezzel szemben a kör dámának 2 feje van, ezért az eredetivel megegyezőnek látjuk akkor is, ha csak fél fordulattal, azaz 180 fokkal fordítjuk el. Azt mondjuk, hogy ennek a lapnak a spinje 2. Hasonlóképpen olyan tárgyakat is el tudunk képzelni, amelyek spinje 3 vagy még több, ezek kiseb elforgatás esetén is ugyanúgy néznek ki, mint a kiindulási helyzetben.
Minél nagyobb a spin, a teljes körülfordulásnak annál kisebb hányada elegendő ahhoz, hogy a részecske ugyanolyannak nézzen ki, mint az alaphelyzetben.
Figyelemre méltó sajátosság, hogy vannak olyan részecskék is, amelyek csak akkor azonosak kiindulási önmagukkal, ha legalább két teljes fordulatot hajtunk végre rajtuk, ezek az úgynevezett feles (1/2) spinű részecskék.

Doppler-jelenség

A sebesség és a hullámhossz közötti kapcsolat, az úgynevezett Doppler-jelenség, mindennapos tapasztalat.
Figyeljük meg a fejünk fölött elszálló repülőgép hangját. Amikor közeledik, a motor hangját magasabbnak halljuk. Miután elhaladt fölöttünk és távolodik tőlünk, mélyebbnek hallatszik a hang.
A magasabb hang rövidebb hullámhosszú (két szomszédos hullámhegy távolsága kisebb) és nagyobb frekvenciájú (több a másodpercenkénti hullámok száma) hanghullámoknak felel meg.
A jelenséget az okozza, hogy amikor a gép közeledik felénk, akkor a következő hullámhegy kibocsátásakor mindig valamivel közelebb jár hozzánk, mint amikor az előző hullámhegyet kibocsátotta, ami csökkenti a hullámhegyek közötti távolságot. Hasonlóképpen, amikor a repülőgép távolodik, a hullámhegy nő, ezért a motor hangját mélyebbnek érzékeljük.

A Doppler-jelenség a fényhullámok esetében is fellép. Ha egy galaxis állandó távolságban lenne a Földtől, akkor a színkép jellegzetes vonalai jól megszokott helyükön jelennének meg. Ha azonban a galaxis távolodik tőlünk, akkor a hullámok megnyúlnak, vagyis megnő a hullámhosszuk, a színképvonalak tehát eltolódnak a színkép vörös vége felé. Ha a galaxis közeledik hozzánk, akkor a hullámok látszólag összenyomódnak, ezért a színképvonalak kékeltolódást mutatnak.

Maxwell-tér

James Clerk Maxwell brit fizikus 1865-ben egyesítette az elektromosság és a mágnesesség valamennyi akkor ismert törvényét. Maxvell elméletének alapja a "mezők" létezése, amelyek az egyik helyről a másikra közvetítik a hatásokat. Felismerte, hogy az elektromos és mágneses zavarokat továbbító mezők dinamikus létezők: rezegni képesek, és tova tudnak terjedni a térben.
Az elektromágnesség Maxwell féle szintézise két egyenletbe sűríthető össze, amelyek meghatározzák ezeknek a mezőknek a dinamikáját. Ő maga vezette le az egyenletek egyik nagy jelentőségű következményét, miszerint az elektromágneses hullámok a frekvenciájuktól függetlenül mindig ugyanakkora sebességgel terjednek a térben - mégpedig fénysebességgel.