Physik für Mediziner, Biologen, Pharmazeuten:
Gespeichert in:
| Späterer Titel: | Trautwein, Alfred Physik für Mediziner, Biologen, Pharmazeuten |
|---|---|
| Vorheriger Titel: | Trautwein, Alfred Physik für Mediziner, Biologen, Pharmazeuten |
| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Berlin [u.a.]
de Gruyter
2000
|
| Ausgabe: | 5., neu bearb. Aufl. |
| Schriftenreihe: | De-Gruyter-Lehrbuch
|
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | Bis 4. Aufl. u.d.T.: Trautwein, Alfred: Physik für Mediziner, Biologen, Pharmazeuten |
| Beschreibung: | XII, 442 S. Ill., graph. Darst. |
| ISBN: | 3110132672 |
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|---|---|
| adam_text | Inhalt
Einleitung
Mechanik
1. Raum und Zeit 3
1.1 Physikalische Größen und
Einheiten 3
1.1.1 Länge als Beispiel 3
1.1.2 Basiseinheiten des internationalen
Einheitensystems 4
1.1.3 Längenmessung 7
1.1.4 Zeitmessung 9
1.1.5 Winkelmaße 10
1.2 Bewegungen im Raum 11
1.2.1 Geschwindigkeit 11
1.2.2 Beschleunigung 13
1.2.3 Kreisbewegung 14
1.2.4 Berechnung des Weges aus
Geschwindigkeit und
Beschleunigung 16
2. Masse und Kraft 18
2.1 Die träge Masse 18
2.2 Wirkung von Kräften 19
2.2.1 Newtonsche Axiome 19
2.2.2 Verschiedene Arten von
Kräften 20
2.2.2.1 Gravitation 20
2.2.2.2 Trägheitskraft 22
2.2.2.3 Zentrifugal-und Zentripetalkraft 22
2.2.3 Statisches und dynamisches Gleich¬
gewicht von Kräften 23
2.2.4 Schwerelosigkeit 23
2.2.5 Dynamometer (Kraft einer gespann¬
ten Feder) 24
2.2.6 Druck (Kraft auf eine Fläche) 24
2.2.7 Drehmoment 24
2.2.7.1 Trägheitsmoment 25
2.2.7.2 Kräftepaar 25
2.2.7.3 Hebel 26
2.2.7.4 Schwerpunkt 27
2.2.7.5 Die Hebelwaage 28
1
3
2.2.7.6 Stabiles, indifferentes und labiles
Gleichgewicht; Standfestigkeit 28
2.2.8 Impuls und Drehimpuls 29
2.2.9 Reibung 30
3. Arbeit, Energie, Leistung 32
3.1 Ein Beispiel für den Begriff
Arbeit 32
3.2 Energieformen 33
3.3 Leistung, Wirkung 36
4. Erhaltungssätze 37
4.1 Energieerhaltungssatz 37
4.2 Impulserhaltungssatz 38
4.3 Der Stoß als Beispiel für Energie-
und Impulserhaltung 39
4.4 Drehimpulserhaltungssatz 40
5. Mechanische Eigenschaften
von Stoffen 41
5.1 Wechselwirkungen zwischen
Atomen und Molekülen 42
5.1.1 Bindungsarten 42
5.1.2 Molekulares Bild der Aggregat¬
zustände 44
5.2 Makroskopische mechanische
Eigenschaften von Festkörpern 47
5.2.1 Homogene Körper 47
5.2.2 Verformung von festen Körpern
unter dem Einfluß von Kräften 47
5.3 Makroskopische mechanische
Eigenschaften von Flüssigkeiten 50
5.3.1 Grenzflächen 50
5.3.2 Hydrostatik 53
5.3.2.1 Kapillarität 53
5.3.2.2 Druck in Flüssigkeiten 55
5.3.3 Hydrodynamik 60
5.3.3.1 Die Kontinuitätsgleichung 60
5.3.3.2 Zähe Flüssigkeiten 62
5.3.3.2.1 Viskosität 62
5.3.3.2.2 Laminare Strömung 64
Mechanische Schwingungen unc
6. Schwingungen 71
6.1 Pendel als mechanisches
schwingungsfähiges System 72
6.2 Differentialgleichung der
ungedämpften Schwingung 73
6.3 Gedämpfte Schwingungen 75
6.4 Erzwungene Schwingungen 77
6.5 Anharmonische Schwingungen 78
6.5.1 Überlagerung von harmonischen
Schwingungen 79
6.5.2 Zerlegung anharmonischer Schwin¬
gungen in harmonische Teilschwin¬
gungen 80
6.5.3 Schwebung 80
6.6 Gekoppelte Pendel 81
6.6.1 Zwei gekoppelte Pendel 81
6.6.2 Übergang von der Pendelkette zu
Eigenschwingungen ausgedehnter
Körper 82
Wärmelehre
8. Wärme und Temperatur 117
8.1 Einleitung 117
8.2 Wärmeenergie 117
8.3 Wärmekapazität 118
8.4 Temperaturskalen 119
8.5 Temperatur-Meßgeräte 120
8.5.1 Ausdehnungsthermometer 120
8.5.2 Thermoelement 121
8.5.3 Widerstandsthermometer 122
8.5.4 Digitalthermometer 122
9. Ideale Gase 123
9.1 Zustandsgrößen, Zustands-
gleichung 123
5.3.3.2.3 Turbulente Strömung 67
5.3.3.2.4 Strömungsgesetze und Blut¬
kreislauf 68
I Wellen 71
7. Wellen Teil I: Mechanische
und Akustische Wellen 84
7.1 Ausbreitung von Schwingungen
in Wellenfeldern 85
7.2 Beschreibung von Wellen¬
feldern 87
7.3 Der Doppler-Effekt 95
7.4 Gedämpfte Wellen 97
7.5 Anharmonische Wellen:
Schallwellen als Beispiel 98
7.6 Überlagerung von Wellen,
Interferenz 100
7.7 Das Huygens sche Prinzip 101
7.8 Wellen an der Grenzfläche zwischen
verschiedenen Medien 102
7.9 Stehende Wellen 104
7.10 Schallempfindungen: Akustik
der Musik 107
7.11 Stimme und Gehör beim
Menschen 109
7.12 Ultraschall 111
117
9.2 Zustandsänderungen 123
9.3 Adiabatische Zustands-
gleichungen 124
9.4 Zustandsgieichung von Gas¬
gemischen 124
10. Kinetische Gastheorie 125
10.1 Gasdruck 125
10.2 Kinetische Energie und
Temperatur 126
10.3 Freiheitsgrade und
Gleichverteilungssatz 126
10.4 Geschwindigkeitsverteilung 127
10.5 Volumenarbeit 129
10.6 Wärmekapazität von Gasen 129
11. Reale Gase, Van der Waals sche
Zustandsgieichung 130
12. Hauptsätze der Wärmelehre 132
12.1 Innere Energie 132
12.2 Der 1. Hauptsatz der Wärme¬
lehre 133
12.3 Reversible und irreversible
Prozesse 133
12.4 Entropie 135
12.5 Der 2. Hauptsatz der Wärme¬
lehre 136
12.6 Energiebilanz beim lebenden Orga¬
nismus 136
13. Thermodynamische Eigenschaften
von Stoffen 138
13.1 Thermische Ausdehnung 138
13.2 Wärmeübergang, Wärmetrans¬
port 138
Elektrizitätslehre
14. Elektrische und magnetische
Größen 153
14.1 Vorbemerkung 153
14.2 Ladung 153
14.2.1 Ladungsmenge 153
14.2.2 Kraft zwischen elektrischen
Ladungen 154
14.3 Spannung 155
14.3.1 Definition der Spannung 155
14.3.2 Spannungsquellen 156
14.4 Strom 157
14.5 Widerstand, Leitwert 159
14.5.1 Leiter, Nichtleiter 159
14.5.2 Spezifischer Widerstand, spezifische
Leitfähigkeit 159
14.5.3 Strom-Spannungs-Kennlinie
von Leitern 160
14.6 Netzwerke 161
14.6.1 Schaltbilder 161
14.6.2 Innenwiderstand einer Spannungs¬
quelle 162
14.6.3 Kirchhoffsche Gesetze des elek¬
trischen Stromes 163
13.3 Stoffgemische 140
13.3.1 Gehaltsangaben von Lösungen 140
13.3.2 Echte Lösung, kolloidales System,
grobe Dispersion 141
13.3.3 Henry-Daltonsches Gesetz 142
13.3.4 Hydratation, Solvatation 142
13.3.5 Diffusion 143
13.3.6 Osmose 143
13.3.7 Phasenübergänge 145
13.3.7.1 Umwandlungswärmen 145
13.3.7.2 Lösungswärmen 146
13.3.7.3 Reaktionswärmen 147
13.3.7.4 Dampfdruck 147
13.3.7.5 Dampfdruckerniedrigung,
Siedepunkterhöhung und Gefrier¬
punktserniedrigung 149
13.3.7.6 Koexistenz von Phasen, Phasen¬
gleichgewichte 150
153
14.7 Elektrostatisches Feld 164
14.7.1 Kraftwirkung auf eine Ladung im
Feld 164
14.7.2 Arbeit und Energie im elektrischen
Feld 166
14.7.3 Kondensator und Kapazität 167
14.7.4 Kräfte auf einen Dipol im
Feld 168
14.7.5 Materie im Feld 169
14.7.6 Energieinhalt des elektrischen
Feldes 172
14.7.7 Piezo- und Pyroelektrizität 172
14.8 Magnetfeld 172
14.8.1 Feldstärke und magnetische Induk¬
tion 173
14.8.2 Kräfte auf einen magnetischen
Dipol 176
14.8.3 Lorentz-Kraft 176
14.8.4 Induktionsvorgänge 178
14.8.5 Selbstinduktion 179
14.8.6 Energiegehalt des magnetischen
Feldes 180
14.8.7 Lenzsche Regel 180
14.8.8 Magnetfelder des menschlichen
Körpers 181
X Inhalt 14.9 Zeitabhängige Spannungen
und Ströme 181
14.9.1 Ein- und Ausschaltvorgänge 181
14.9.1.1 Einschalt- und Ausschaltvorgang
beim Kondensator 181
14.9.1.2 Ein- und Ausschaltvorgang bei der
Spule 183
14.9.2 Sinusförmige Wechselspannungen
und Wechselströme 184
14.9.3 Dreiphasen-Spannung,
Drehstrom 186
14.9.4 Nicht-sinusförmige
Wechselspannungen, Spannungs-
impulse 186
14.9.5 Wechselstrom-Kreise 187
14.9.5.1 Kapazitiver Widerstand 187
14.9.5.2 Induktiver Widerstand 188
14.9.5.3 Wechselstromkreise mit Ohmschem,
kapazitivem und induktivem
Widerstand 189
14.9.6 Resonanz-Schwingkreise 190
14.9.7 Elektromagnetische Wellen 191
14.9.7.1 Ausbreitungsgeschwindigkeit elek¬
tromagnetischer Wellen 195
14.9.7.2 Ausbreitungsrichtung elektromagne¬
tischer Wellen 195
14.9.7.3 Maxwellsche Gleichungen 195
14.9.8 Leistung des elektrischen
Stroms 196
15. Mikroskopische elektrische
Vorgänge 198
15.1 Biologische Potentiale 198
Optik
17. Optische Strahlung 239
17.1 Einleitung 239
17.2 Licht-Meßgrößen 240
17.3 Strahlungsquellen 242
17.4 Bohrsches Atommodell 242
17.5 Emission von Licht aus
Atomen 245
17.6 Kohärenz, spontane und induzierte
Emission 247
17.7 Das Emissionsspektrum der
Atome 249
15.1.1 Entstehung von Spannungen an
Grenzflächen 198
15.1.2 Summenpotentiale 201
15.2 Mechanismen der Strom¬
leitung 202
15.2.1 Stromleitung im Vakuum 202
15.2.2 Stromleitung in Gasen 204
15.2.3 Stromleitung in Elektrolyten 205
15.2.4 Stromleitung in Festkörpern 211
15.3 Halbleiterelektronik 215
15.3.1 Halbleiterdiode 215
15.3.2 Transistor 216
15.3.3 Feldeffekt-Transistor 217
15.3.4 Digitalelektronik 217
16. Elektrische Geräte 220
16.1 Meßgeräte 220
16.1.1 Das Drehspul-Meßwerk 221
16.1.2 Das Digital-Meßgerät 222
16.1.3 Messung von Strom und
Spannung 223
16.1.4 Elektronenstrahl-Oszilloskop
(Oszillograph) und Bildschirm 226
16.1.5 Analoge Ladungsmessung 230
16.1.6 Messung von Ohmschen Wider¬
ständen 230
16.1.7 Rauschen 231
16.2 Technische elektrische Geräte 231
16.2.1 Dynamo-Maschine 231
16.2.2 Elektro-Motor 232
16.2.3 Transformator 233
16.2.4 Sender und Empfänger 234
239
17.8 Absorption von Licht in
Atomen 251
17.9 Emission und Absorption glühender
Stoffe 251
17.10 Temperaturstrahlung und Tempera¬
turgleichgewicht 252
17.10.1 Thermische Emission und Absorp¬
tion 253
17.10.2 Strahlungsgesetze 255
17.11 Fluoreszenz, Phosphoreszenz,
Lumineszenz 257
17.12 LASER (Light Amplification by
Stimulated Emission of Radia¬
tion) 258
17.12.1 Funktionsweise und Eigen¬
schaften 258
17.12.2 Laser in der Medizin 261
18. Wellen Teil II: Wellenoptik 264
18.1 Interferenz von Wellen 264
18.1.1 Interferenzfähigkeit 264
18.1.2 Anwendung der Interferenz:
Die Interferometrie 266
18.1.3 Holografie 268
18.2 Beugung elektromagnetischer
Wellen 270
18.2.1 Beugung an Spalten 270
18.2.2 Das Beugungsgitter 273
18.2.3 Beugung an kreisförmigen Blenden
(Beugungsunschärfe) 274
18.2.4 Beugung von Röntgenstrahlen 276
18.3 Ausbreitung elektromagnetischer
Wellen in Materie 277
18.3.1 Der Brechungsindex und das
Brechungsgesetz 277
18.3.2 Das Absorptionsgesetz 278
18.3.3 Der Zusammenhang zwischen
Absorption und Dispersion 281
18.3.4 Dichroismus und Doppel¬
brechung 281
18.3.5 Spannungsdoppelbrechung 283
18.4 Spektralanalyse 283
18.4.1 Lambert-Beersches Gesetz 284
18.4.2 Extinktion kolloidaler Systeme 285
18.5 Polarisation elektromagnetischer
Wellen 286
18.5.1 Polarisationszustand 286
18.5.2 Erzeugung und Untersuchung von
linear polarisiertem Licht 288
18.5.3 Optische Aktivität und Faraday-
Effekt 291
18.6 Materiewellen 292
19. Geometrische Optik 294
19.1 Lichtausbreitung 295
19.2 Optische Symbole, Strahlengänge
und Bilder 296
19.3 Gesetze der Geometrischen
Optik 297
19.3.1 Reflexion 297
19.3.2 Abbildung durch Spiegel 298
19.3.3 Brechung 299
19.3.4 Intensitäten von gebrochenem und
reflektiertem Strahl 300
19.3.5 Zerlegung von Licht in seine Spek¬
tralfarben mit Hilfe des Prismas 301
19.3.6 Totalreflexion 301
19.3.7 Optoelektronik 303
19.4 Abbildung mit Linsen 304
19.4.1 Abbildung durch brechende
Flächen 304
19.4.2 Die Abbildungsgleichung für eine
brechende Fläche 306
19.4.3 Spezialfälle der Abbildungs¬
gleichung 307
19.4.4 Die Abbildungsgleichung für eine
Linse 307
19.4.5 Klassifizierung von Linsen 308
19.4.6 Die Abbildungsgleichung für ein
System aus zwei Linsen 309
19.4.7 Kardinalelemente von dicken
Linsen und Linsensystemen 310
19.4.8 Konstruktion von Strahlen¬
gängen 311
19.4.9 Optische Vergrößerung 313
19.4.10 Die Schärfentiefe
(Tiefenschärfe) 313
19.4.11 Abbildungsfehler 314
19.5 Das Auge 316
19.5.1 Optische Abbildung im Auge 317
19.5.2 Fehlsichtigkeit 318
19.5.3 Empfindlichkeit 319
19.5.4 Bildverarbeitung 319
19.5.5 Farbsehen 321
19.5.6 Vergrößerung bei Betrachtung mit
dem Auge 323
20. Einige abbildende und spektro¬
skopische Instrumente 324
20.1 Lupe 324
20.2 Projektions-Apparate 324
20.3 Lichtmikroskop 325
20.4 Elektronenmikroskop 330
20.5 Raster-Sonden-Mikroskopie 333
20.6 Fernrohr 334
20.7 Photometer 335
20.8 Strahlungsmeßgeräte 337
20.9 Kamera 340
Atomkerne, Ionisierende Strahlt
21.1 Atomkerne 341
21.1.1 Elementarteilchen 341
21.1.2 Aufbau der Atomkerne 342
21.1.3 Kernmagnetische Resonanz 344
21.2 Radioaktivität 346
21.2.1 Kernumwandlungen 346
21.2.2 Natürliche Radionuklide 350
21.2.3 Zerfallsgesetz 351
21.2.4 Radioaktives Gleichgewicht 353
21.2.5 Wechselwirkung energiereicher gela¬
dener Teilchen mit Materie 354
21.2.6 Wechselwirkung von Neutronen mit
Materie 356
21.2.7 Strahlungsdetektoren 356
21.2.8 Medizinische Anwendung von
Radionukliden 359
Regelung, Steuerung, Informatio
22. Regelung und Steuerung 379
Anhang
A.1 Mathematische Beschreibung physi¬
kalischer Zusammenhänge 383
A.2 Fehlerabschätzung 384
2.1 Größenordnungsmäßige Angabe
von Meßfehlern 385
2.2 Ursachen von Fehlern 386
2.2.1 Fehler durch die Me߬
apparatur 386
2.2.2 Fehler durch das Meßobjekt 386
2.3 Methoden der Fehler¬
abschätzung 386
Register
mg 34t
21.2.9 Kernspaltung und Kernfusion 363
21.2.10 Künstliche Kernumwandlung,
Aktivierung 364
21.3 Röntgenstrahlen 365
21.3.1 Bremsstrahlung, charakteristische
Strahlung 365
21.3.2 Erzeugung ultraharter Röntgen¬
strahlung durch Teilchen¬
beschleuniger 368
21.3.3 Wechselwirkung von Röntgen- und
Gammastrahlung mit Materie 369
21.3.4 Röntgenbildaufnahmen 372
21.4 Dosimetrie 374
21.5 Bemerkungen zum Strahlen¬
schutz 376
»nsübertragung 379
23. Informationsübertragung 381
383
2.3.1 Meßfehler der Einzelgröße 387
2.3.2 Fehlerfortpflanzung 389
2.3.3 Fehler einer Funktion 390
2.4 Signifikanz-Tests 391
A.3 Rechnen mit Vektoren 392
A.4 Das Exponentialgesetz 394
A.5 Weitere mathematische
Beziehungen 396
A.6 Einige Naturkonstanten 399
A.7 Aufgaben 400
A.8 Lösungen 410
427
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