Physik

Alle Zeichnungen aus: Kap. 1 Messung und Vektoren.- 1.1 Vom Wesen der Physik.- 1.2 Maßeinheiten.- 1.3 Dimensionen physikalischer Größen.- 1.4 Signifikante Stellen und Größenordnungen.- 1.5 Meßgenauigkeit und Meßfehler.- 1.6 Vektoren.- 1.7 Allgemeine Eigenschaften von Vektoren.- Teil 1 Mechanik.- Kap. 2 Eindimensionale Bewegung.- 2.1 Verschiebung, Geschwindigkeit und Geschwindigkeitsbetrag.- 2.2 Beschleunigung.- 2.3 Gleichförmig beschleunigte Bewegung.- 2.4 Integration.- Kap.3 Bewegung in zwei und drei Dimensionen.- 3.1 Verschiebung, Geschwindigkeit und Beschleunigung.- 3.2 Erster Spezialfall: Der schräge Wurf.- 3.3 Zweiter Spezialfall: Die Kreisbewegung.- Kap. 4 Die Newton'schen Axiome.- 4.1 Das erste Newton'sche Axiom: Das Trägheitsgesetz.- 4.2 Kraft und Masse.- 4.3 Das zweite Newton'sche Axiom.- 4.4 Gravitationskraft und Gewicht.- 4.5 Kontaktkräfte: Festkörper, Federn, Seile und Taue.- 4.6 Kräftediagramme und ihre Anwendung.- 4.7 Das dritte Newton'sche Axiom.- 4.8 Aufgabenstellungen mit zwei und mehr Körpern.- Kap. 5 Weitere Anwendungen der Newton'schen Axiome.- 5.1 Reibung.- 5.2 Widerstandskräfte.- 5.3 Krummlinige Bewegung.- 5.4* Numerische Integration: Das Euler-Verfahren.- 5.5* Trägheits- oder Scheinkräfte.- 5.6 Der Massenmittelpunkt.- Kap. 6 Arbeit und kinetische Energie.- 6.1 Die von einer konstanten Kraft verrichtete Arbeit.- 6.2 Die von einer ortsabhängigen Kraft bei geradliniger Bewegung verrichtete Arbeit.- 6.3 Das Skalarprodukt.- 6.4 Der Zusammenhang von Gesamtarbeit und kinetischer Energie bei krummliniger Bewegung.- 6.5* Massenmittelpunktsarbeit.- Kap. 7 Energieerhaltung.- 7.1 Potenzielle Energie.- 7.2 Die Erhaltung der mechanischen Energie.- 7.3 Der Energieerhaltungssatz.- 7.4 Masse und Energie.- 7.5 Quantisierung der Energie.- Kap. 8 Die Erhaltung des linearen Impulses.- 8.1 Impulserhaltung.- 8.2 Kinetische Energie eines Teilchensystems.- 8.3 Stöße.- 8.4* Stöße im Schwerpunktsystem.- 8.5 Systeme mit veränderlicher Masse und Strahlantrieb.- Kap. 9 Drehbewegungen.- 9.1 Kinematik der Drehbewegung: Winkelgeschwindigkeit und Winkelbeschleunigung.- 9.2 Die kinetische Energie der Drehbewegung.- 9.3 Berechnung von Trägheitsmomenten.- 9.4 Das zweite Newton'sche Axiom für Drehbewegungen: Der Drehimpuls.- 9.5 Anwendungen des zweiten Newton'schen Axioms.- 9.6 Rollende Körper.- Kap. 10 Der Drehimpuls.- 10.1 Die Vektornatur der Rotation.- 10.2 Drehmoment und Drehimpuls.- 10.3 Die Drehimpulserhaltung.- 10.4* Die Quantisierung des Drehimpulses.- Kap. R Die Spezielle Relativitätstheorie.- R.1 Das Relativitätsprinzip und die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit.- R.2 Bewegte Stäbe.- R.3 Bewegte Uhren.- R.4 Noch einmal bewegte Stäbe.- R.5 Weit voneinander entfernte Uhren und Gleichzeitigkeit.- R.6 Relativistischer Impuls, Masse und Energie.- Kap. 11 Gravitation.- 11.1 Die Kepler'schen Gesetze.- 11.2 Das Newton'sche Gravitationsgesetz.- 11.3 Die potenzielle Energie der Gravitation.- 11.4 Das Gravitationsfeld.- 11.5* Berechnung des Gravitationsfelds einer Kugelschale durch Integration.- Kap. 12 Statisches Gleichgewicht und Elastizität.- 12.1 Gleichgewichtsbedingungen.- 12.2 Der Schwerpunkt.- 12.3 Einige Beispiele für statisches Gleichgewicht.- 12.4 Statisches Gleichgewicht im beschleunigten Bezugssystem.- 12.5 Stabilität des Gleichgewichts.- 12.6 Unbestimmbare Probleme.- 12.7 Spannung und Dehnung.- Kap. 13* Fluide.- 13.1 Dichte.- 13.2 Druck in einem Fluid.- 13.3 Auftrieb und archimedisches Prinzip.- 13.4 Strömende Fluide.- Teil 2 Schwingungen und Wellen.- Kap. 14 Schwingungen.- 14.1 Harmonische Schwingung.- 14.2 Energie des harmonischen Oszillators.- 14.3 Einige schwingende Systeme.- 14.4 Gedämpfte Schwingungen.- 14.5 Erzwungene Schwingungen und Resonanz.- Kap. 15 Ausbreitung von Wellen.- 15.1 Einfache Wellenbewegungen.- 15.2 Periodische Wellen, harmonische Wellen.- 15.3 Wellen in drei Dimensionen.- 15.4 Wellenausbreitung an Hindernissen.- 15.5 Der Doppler-Effekt.- Kap. 16 Überlagerung und stehende Wellen.- 16.1 Überlagerung von Wellen.- 16.2 Stehende Wellen.- 16.3* Weitere Themen.- Teil 3 Thermodynamik.- Kap. 17 Temperatur und die kinetische Gastheorie.- 17.1 Thermisches Gleichgewicht und Temperatur.- 17.2 Gasthermometer und die absolute Temperatur.- 17.3 Die Zustandsgleichung für das ideale Gas.- 17.4 Die kinetische Gastheorie.- Kap. 18 Wärme und der Erste Hauptsatz der Thermodynamik.- 18.1 Wärmekapazität und spezifische Wärmekapazität.- 18.2 Phasenübergänge und latente Wärme.- 18.3 Joules Experiment und der Erste Hauptsatz der Thermodynamik.- 18.4 Die innere Energie eines idealen Gases.- 18.5 Volumenarbeit und das P-V-Diagramm eines Gases.- 18.6 Wärmekapazitäten von Gasen.- 18.7 Wärmekapazitäten von Festkörpern.- 18.8 Das Versagen des Gleichverteilungssatzes.- 18.9 Die reversible adiabatische Kompression eines Gases.- Kap. 19 Der Zweite Hauptsatz der Thermodynamik.- 19.1 Wärmekraftmaschinen und der Zweite Hauptsatz.- 19.2 Kältemaschinen und der Zweite Hauptsatz.- 19.3 Die Gleichwertigkeit der Formulierungen des Zweiten Hauptsatzes.- 19.4 Der Carnot'sche Kreisprozess.- 19.5* Wärmepumpen.- 19.6 Irreversibilität, Unordnung und Entropie.- 19.7 Entropie.- 19.8 Entropie und die Verfügbarkeit der Energie.- 19.9 Entropie und Wahrscheinlichkeit.- 19.10* Der Dritte Hauptsatz.- Kap. 20 Thermische Eigenschaften und Vorgänge.- 20.1 Thermische Ausdehnung.- 20.2 Die Van-der-Waals-Gleichung und Flüssigkeits-Dampf-Isothermen.- 20.3 Phasendiagramme.- 20.4 Wärmeübertragung.- Teil 4 Elektrizität und Magnetismus.- Kap. 21 Das Elektrische Feld I: Diskrete Ladungsverteilungen.- 21.1 Die elektrische Ladung.- 21.2 Leiter und Nichtleiter.- 21.3 Das Coulomb'sche Gesetz.- 21.4 Das elektrische Feld.- 21.5 Elektrische Feldlinien.- 21.6 Wirkung von elektrischen Feldern auf Punktladungen.- Kap. 22 Das Elektrische Feld II: Kontinuierliche Ladungsverteilungen.- 22.1 Das Konzept der Ladungsdichte.- 22.2 Berechnung von E mit dem Coulomb'schen Gesetz.- 22.3 Das Gauß'sche Gesetz.- 22.4 Berechnung von E mit dem Gauß'schen Gesetz.- 22.5 Diskontinuität von En..- 22.6 Ladung und Feld auf Leiteroberflächen.- 22.7* Ableitung des Gauß'schen Gesetzes aus dem Coulomb'schen Gesetz.- Kap. 23 Das Elektrische Potenzial.- 23.1 Die Potenzialdifferenz.- 23.2 Das Potenzial eines Punktladungssystems.- 23.3 Die Berechnung des elektrischen Felds aus dem Potenzial.- 23.4 Die Berechnung des elektrischen Potenzials f kontinuierlicher Ladungsverteilungen.- 23.5 Äquipotenzialflächen.- 23.6 Die elektrische Energie.- Kap. 24 Kapazität.- 24.1 Die Kapazität.- 24.2 Speicherung elektrischer Energie.- 24.3 Kondensatoren, Batterien und elektrische Stromkreise.- 24.4 Dielektrika.- 24.5 Molekulare Betrachtung von Dielektrika.- Kap. 25 Elektrischer Strom - Gleichstromkreise.- 25.1 Elektrischer Strom und die Bewegung von Ladungsträgern.- 25.2 Widerstand und Ohm'sches Gesetz.- 25.3 Energetische Betrachtung elektrischer Stromkreise.- 25.4 Zusammenschaltung von Widerständen.- 25.5 Die Kirchhoff'schen Regeln.- 25.6 RC-Stromkreise.- Kap. 26 Das Magnetfeld.- 26.1 Die magnetische Kraft.- 26.2 Die Bewegung einer Punktladung in einem Magnetfeld.- 26.3 Das auf Leiterschleifen und Magnete ausgeübte Drehmoment.- 26.4 Der Hall-Effekt.- Kap. 27 Quellen des Magnetfelds.- 27.1 Das Magnetfeld bewegter Punktladungen.- 27.2 Das Magnetfeld von Strömen: Das Biot-Savart'sche Gesetz.- 27.3 Der Gauß'sche Satz für Magnetfelder.- 27.4 Das Ampère'sche Gesetz.- 27.5 Magnetismus in Materie.- Kap. 28 Die magnetische Induktion.- 28.1 Der magnetische Fluss.- 28.2 Induktionsspannung und Faraday'sches Gesetz.- 28.3 Die Lenz'sche Regel.- 28.4 Induktion durch Bewegung.- 28.5 Wirbelströme.- 28.6 Induktivität.- 28.7 Die Energie des Magnetfelds.- 28.8* RL-Stromkreise.- 28.9* Magnetische Eigenschaften von Supraleitern.- Kap. 29 Wechselstromkreise.- 29.1 Wechselspannung an einem Ohm'schen Widerstand.- 29.2 Wechselstromkreise.- 29.3 *Der Transformator.- 29.4 *LC- und RLC-Stromkreise ohne Wechselspannungsquelle.- 29.5 *Zeigerdiagramme.- 29.6 *Erzwungene Schwingungen in RLC-Stromkreisen.- Kap. 30 Die Maxwell'schen Gleichungen -Elektromagnetische Wellen.- 30.1 Der Maxwell'sche Verschiebungsstrom.- 30.2 Die Maxwell'schen Gleichungen.- 30.3 Die Wellengleichung für elektromagnetische Wellen.- 30.4 Elektromagnetische Strahlung.- Teil 5 Licht.- Kap. 31 Eigenschaften des Lichts.- 31.1 Die Lichtgeschwindigkeit.- 31.2 Die Ausbreitung des Lichts.- 31.3 Reflexion und Brechung.- 31.4 Polarisation.- 31.5 Herleitung des Reflexions- und des Brechungsgesetzes.- 31.6 Welle-Teilchen-Dualismus.- 31.7 Lichtspektren.- 31.8 Lichtquellen*.- Kap. 32 Optische Abbildungen.- 32.1 Spiegel.- 32.2 Linsen.- 32.3* Abbildungsfehler.- 32.4* Optische Instrumente.- Kap. 33 Interferenz und Beugung.- 33.1 Phasendifferenz und Kohärenz.- 33.2 Interferenz an dünnen Schichten.- 33.3 Interferenzmuster beim Doppelspalt.- 33.4 Beugungsmuster beim Einzelspalt.- 33.5* Vektoraddition harmonischer Wellen.- 33.6 Fraunhofer'sche und Fresnel'sche Beugung.- 33.7 Beugung und Auflösung.- 33.8* Beugungsgitter.- Teil 6 Moderne Physik: Quantenmechanik, Relativitätstheorie und die Struktur der Materie.- Kap. 34 Welle-Teilchen-Dualismus und Quantenphysik.- 34.1 Wellen und Teilchen.- 34.2 Licht: von Newton zu Maxwell.- 34.3 Die Teilchennatur des Lichts: Photonen.- 34.4 Energiequantisierung in Atomen.- 34.5 Elektronen und Materiewellen.- 34.6 Die Interpretation der Wellenfunktion.- 34.7 Der Welle-Teilchen-Dualismus.- 34.8 Ein Teilchen im Kasten.- 34.9 Erwartungswerte.- 34.10 Energiequantisierung in anderen Systemen.- Kap. 35 Anwendungen der Schrödinger Gleichung.- 35.1 Die Schrödinger-Gleichung.- 35.2 Ein Teilchen im Kasten mit endlich hohem Potenzial.- 35.3 Der harmonische Oszillator.- 35.4 Reflexion und Transmission von Elektronenwellen an Potenzialbarrieren.- 35.5 Die Schrödinger-Gleichung in drei Dimensionen.- 35.6 Die Schrödinger-Gleichung für zwei identische Teilchen.- Kap. 36 Atome.- 36.1 Das Atom und die Atomspektren.- 36.2 Das Bohr'sche Modell des Wasserstoffatoms.- 36.3 Quantentheorie der Atome.- 36.4 Quantentheorie des Wasserstoffatoms.- 36.5 Spin-Bahn-Kopplung und Feinstruktur.- 36.6 Das Periodensystem der Elemente.- 36.7 Spektren im sichtbaren und im Röntgenbereich.- Kap. 37 Moleküle.- 37.1 Die chemische Bindung.- 37.2* Mehratomige Moleküle.- 37.3 Energieniveaus und Spektren zweiatomiger Moleküle.- Kap. 38 Festkörper.- 38.1 Die Struktur von Festkörpern.- 38.2 Eine mikroskopische Betrachtung der elektrischen Leitfähigkeit.- 38.3 Freie Elektronen im Festkörper.- 38.4 Die Quantentheorie der elektrischen Leitfähigkeit.- 38.5 Das Bändermodell der Festkörper.- 38.6 Halbleiter.- 38.7* Halbleiterübergangsschichten und Bauelemente.- 38.8 Supraleitung.- 38.9 Die Fermi-Dirac-Verteilung.- Kap. 39 Relativitätstheorie.- 39.1 Das Newton'sche Relativitätsprinzip.- 39.2 Die Einstein'schen Postulate.- 39.3 Die Lorentz-Transformation.- 39.4 Uhrensynchronisation und Gleichzeitigkeit.- 39.5 Die Geschwindigkeitstransformation.- 39.6 Der relativistische Impuls.- 39.7 Die relativistische Energie.- 39.8 Die allgemeine Relativitätstheorie.- Kap. 40 Kernphysik.- 40.1 Eigenschaften der Kerne.- 40.2 Radioaktivität.- 40.3 Kernreaktionen.- 40.4 Kernspaltung und Kernfusion.- Kap. 41 Elementarteilchen und die Entstehung des Universums.- 41.1 Hadronen und Leptonen.- 41.2 Spin und Antiteilchen.- 41.3 Erhaltungssätze.- 41.4 Quarks.- 41.5 Feldquanten.- 41.6 Die Theorie der elektroschwachen Wechselwirkung.- 41.7 Das Standardmodell.- 41.8 Die Entwicklung des Universums.- Anhänge.- A Si-Einheiten und Umrechnungsfaktoren.- B Wichtige physikalische Größen und Konstanten.- C Das Periodensystem der Elemente.- Kapitel M Mathematische Grundlagen.- Index