Physik für Mediziner und Biologen:
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|---|---|
| Format: | Book |
| Language: | German |
| Published: |
Stuttgart
Wiss. Verl.-Ges.
2007
|
| Edition: | 8., neu bearb. Aufl. |
| Subjects: | |
| Online Access: | Inhaltsverzeichnis |
| Physical Description: | XVI, 387 S. Ill., graph. Darst. |
| ISBN: | 380472311X 9783804723115 |
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Inhaltsverzeichnis
1. Physikalische Größen und Einheiten.
1.1 Physikalische Größen. 3
1.2 Basisgrößen und -einheiten. 5
1.3 Abgeleitete Größen und Einheiten. 7
1.4 Skalare und vektorielle Größen. 7
1.5 Messungen. 9
1.6 Messunsicherheiten und Fehler. 11
2. Mechanik. 15
2.1 Darstellung von Bewegungen (Kinematik). 15
2.1.1 Bezugssysteme, Bewegung und Massenpunkt. 15
2.1.2 Zeit. 17
2.1.3 Geschwindigkeit. 17
2.1.4 Beschleunigung. 21
2.1.5 Gleichförmige Bewegung. 23
2.1.6 Gleichförmig beschleunigte Bewegung. 23
2.1.7 Wurf. 25
2.1.8 Drehbewegung. 25
2.1.9 Harmonische Vorgänge. 29
2.2 Kräfte und ihre Wirkungen (Dynamik). 31
2.2.1 Kräfte und Deformation fester Körper. 31
2.2.2 Gewichtskran. 31
2.2.3 Zusammensetzung von Kräften. 33
2.2.4 Kräne und geradlinige Bewegungen. 35
2.2.5 Energie. 37
2.2.6 Energiesatz. 39
2.2.7 Leistung. 39
2.2.8 Impuls. 41
2.2.9 Drehbewegungen fester Körper. 43
2.2.10 Zentrifugalkraft. 47
2.2.11 Gravitation und Planetenbewegung. 47
3. Mechanik deformierbarer Körper
und Medien. 49
3.1 Deformation fester Körper. 49
3.1.1 Elastische Deformation. 49
3.1.2 Plastische Deformation. 51
Inhaltsverzeichnis
3.2 Flüssigkeiten. 53
3.2.1 Schweredruck, Stempeldruck. 53
3.2.2 Auftrieb. 57
3.2.3 Dichtebestimmung. 59
3.2.4 Reibungsfreie Flüssigkeitsbewegung. 63
3.2.5 Viskosität (Zähigkeit, Innere Reibung). 65
3.2.6 Grenzflächeneffekte. 71
3.3 Gase. 75
3.3.1 Aerostatik. 75
3.3.2 Druck und Volumen. 77
3.3.3 Löslichkeit von Gasen. 77
3.3.4 Strömende Gase (Aerodynamik). 77
4. Wärmelehre. 79
4.1 Temperatur und Zustand der Materie. 79
4.1.1 Thermischer Zustand der Materie. 79
4.1.2 Temperatureinheiten und
4.1.3 Allgemeines Gasgesetz. 83
4.1.4 Stoffmenge. 85
4.1.5 Van-der-Waalssche Zustandsgieichung. 85
4.2 Wärme. 87
4.2.1 Wärmeenergie,
4.2.2 Spezifische und molare Wärmekapazität. 89
4.3 Aggregatzustände. 91
4.3.1 Umwandlungen zwischen Aggregatzuständen. 91
4.3.2 Dampfdruck, Umwandlungstemperaturen. 93
4.3.3 Dampfdruck von Lösungen. 95
4.3.4 Zustandsdiagramme. 97
4.4 Transportvorgänge. 99
4.4.1 Thermische Bewegung. 99
4.4.2 Diffusion. 99
4.4.3 Osmose. 101
4.5 Wärmeübertragung. 103
4.5.1 Wärmeleitung. ¡03
4.5.2
4.5.3 Wärmestrahlung. 105
4.6 Hauptsätze der Wärmelehre. 107
4.6.1
4.6.2
4.6.3
XII Inhaltsverzeichnis
5. Mechanische Schwingungen und Wellen,
Akustik. in
5.1 Schwingungen. 111
5.1.1 Periodische Vorgänge. 111
5.1.2 Oszillatoren. 111
5.1.3 Gedämpfte und ungedämpfte Schwingungen. 115
5.1.4 Resonanz. 117
5.1.5 Überlagerung von Schwingungen. 119
5.2 Wellen. 121
5.2.1 Wellenausbreitung. 121
5.2.2 Transversale und
5.3 Akustik. 123
5.3.1 Bereich und Begriffe. 123
5.3.2 Schallgeschwindigkeit. 125
5.3.3 Interferenz von Schallwellen. 125
5.3.4 Schallwahrnehmung. 129
5.3.5 Doppler-Effekt. 131
5.3.6 Ultraschall. 131
6. Elektrizität und Magnetismus. 135
6.1 Zusammenhänge am einfachen Stromkreis. 135
6.1.1 Elektrischer Strom. 135
6.1.2 Elektrische Spannung. 137
6.1.3 Elektrische Ladung und Stromstärke. 139
6.1.4 Elektrischerwiderstand, Leitwert. 139
6.1.5 Elektrische Energie und Leistung. 141
6.2 Magnetische und elektrische Felder (statisch). 143
6.2.1 Magnetische Felder. 143
6.2.2 Elektrostatische Felder. 147
6.2.3 Kondensator. 149
6.2.4 Influenz. 151
6.3 Stromstärke und Spannung in einfachen Anordnungen. 153
6.3.1 Kontinuitätsbedingung. 153
6.3.2 Ohmsches Gesetz. 153
6.3.3 Kirchhoffsche Regeln. 155
6.3.4 Widerstandsmessung, Wheatstonesche Brücke. 157
6.3.5 Innerer Widerstand. 159
6.3.6 Spannungsmessung durch Kompensation. 161
6.4 Ladungstransport in Materie und im Vakuum. 163
6.4.1 Spezifischer Widerstand und elektrische Leitfähigkeit. 163
6.4.2 Metalle. 165
Inhaltsverzeichnis XIII
6.4.3 Halbleiter. 167
6.4.4
6.4.5 Ladungstransport in Gasen. 173
6.4.6 Ladungstransport im Vakuum. 175
6.5 Elektromagnetismus. 177
6.5.1 Magnetischer Fluss, Flussdichte. 177
6.5.2 Magnetische Wirkung auf bewegte Ladungen
und elektrische Ströme. 177
6.5.3 Induktion. 181
6.5.4 Selbstinduktion. 183
6.5.5 Transformator. 185
6.6 Wechselstrom und -Spannung. 187
6.6.1 Momentan- und Mittelwerte. 187
6.6.2 Wechselstromwiderstand. 189
6.6.3 Wirk- und Scheinleistung. 191
6.6.4 Drehstrom. 191
6.6.5 Elektrische Geräte, Gefahren und Schutz. 193
6.7 Elektrische Messinstrumente, Elektronen-
und Ionengeräte. 195
6.7.1 Messinstrumente für Stromstärke und Spannung. 195
6.7.2 Elektronen-Geräte. 197
6.7.3 Elektronvolt. 199
6.7.4 Massenspektrometer (-spektrograph). 199
6.8 Dielektrische Eigenschaften der Materie. 201
6.8.1 Elektrische Polarisation. 201
6.8.2 Dipolmoment (elektrisches). 201
6.8.3 Verschiebungspolarisation. 203
6.8.4 Orientierungspolarisation. 203
6.9 Magnetische Eigenschaften der Materie. 205
6.9.1 Magnetische Polarisation. 205
6.9.2 Diamagnetismus. 205
6.9.3 Paramagnetismus. 205
6.9.4 Ferromagnetismus. 205
7. Elektromagnetische Schwingungen
Und Wellen. 207
7.1 Schwingungen. 207
7.1.1 Schwingkreis. 207
7.1.2 Analogien elektromagnetischer und
mechanischer Vorgänge. 209
7.1.3 Einschwing-und Abklingvorgänge. 211
7.1.4 Schwingungen mit konstanter Amplitude. 213
XIV Inhaltsverzeichnis
7.1.5 Erzwimgene Schwingungen, Resonanz. 215
7.1.6 Überlagerung und Analyse zeitabh. Vorgänge. 217
7.2 Wellen. 219
7.2.1 Dipol-Schwingungen. 219
7.2.2 Elektromagnetische Wellen. 221
8. Optik. 223
8.1 Das Gebiet der Optik. 223
8.2 Geometrische Optik. 225
8.2.1 Ausbreitung des Lichtes, Schatten. 225
8.2.2 Reflexion. 227
8.2.3 Brechung (Refraktion), Dispersion und Totalreflexion. 229
8.2.4 Strahlengang bei Prisma, Linsen und planparalleler
Platte. 235
8.2.5 Abbildung mittels Linsen und Spiegeln. 237
8.2.6 Linsenfehler. 241
8.2.7 Optische Geräte und Systeme. 243
8.3 Wellenoptik. 249
8.3.1 Kohärenz und Interferenz. 249
8.3.2 Gitter-Interferenzen und
8.3.3 Beugung an einzelnen Zentren. 251
8.3.4 Polarisation des Lichtes. 253
8.3.5 Optische Drehung und
9. Atomistische Struktur der Materie. 257
9.1 Atome. 257
9.1.1 Größe und innere Struktur von Atomen. 257
9.1.2 Bohrsches Atommodell. 259
9.1.3 Spektren. 261
9.1.4 Periodisches System der Elemente. 263
9.2 Moleküle. 265
9.2.1 Räumliche Struktur. 265
9.2.2 Schwingungs- und Rotationsspektren. 265
9.3 Kondensierte Materie. 267
9.3.1 Flüssigkeiten. 267
9.3.2 Kristalline Festkörper. 267
9.4 Atomkerne. 269
9.4.1 Aufbau von Atomkernen. 269
9.4.2 Radioaktivität. 271
9.4.3 Messung von Kernstrahlung. 273
Inhaltsverzeichnis
9.4.4 Zerfallsgesetz. 275
9.4.5 Kertmmwandlungen, künstliche Radioaktivität. 277
9.4.6 Kern-Energieerzeugung. 279
10. Strahlung. 281
10.1 Elektromagnetische Strahlung. 281
10.1.1 Spektrum und Messgrößen. 281
10.1.2 Temperaturstrahlung. 283
10.2 Quantenstrahlung. 285
10.2.1 Das Photon. 285
10.2.2 Röntgen-Strahlung. 287
10.2.3 Laser. 289
10.3 Strahlenwirkung in Materie. 291
10.3.1 Mechanismen der Wechselwirkung energiereicher
Strahlung. 291
10.3.2 Extinktion, Absorption. 293
10.3.3 Strahlenwirkung, Schutz und Nutzen. 297
10.3.4 Elektronen-Mikroskop. 299
11. Steuerung und Regelung.
11.1 Steuerung. 301
11.2 Regelung. 303
12. Information und ihre Übertragung.
12.1 Komrmmikationssysteme. 307
12.2 Zeichen, Signal, Nachricht, Information, Redundanz. 309
12.3 Codierung, Code. 313
12.4 Nachrichten-Übermittlung. 315
13. Bildgebende Diagnoseverfahren. 317
13.1 Szintigraphie. 317
13.2 Sonographie. 319
13.3 Video-Endoskopie. 319
13.4 Röntgen-Tömographie. 321
13.5 Nuklearmagnetische Resonanz (NMR). 323
13.6 Kernspin-Tomographie. 325
13.7
XVI Inhaltsverzeichnis
14. Mathematische Hilfsmittel. 327
14.1 Winkelfunktionen. 327
14.2 Potenzrechnung. 331
14.3 Logarithmische Rechnung. 333
14.4 Differenzialrechnung. 335
14.5 Integralrechnung. 339
14.6 Exponentialfunktion. 343
14.7 Logarithmische Funktion. 345
14.8 Vektoren. 347
14.9 Statistik. 351
15. Tabellen. 355
15.1 Physikalische Größen und Einheiten. 355
15.2 Physikalische Konstanten und wichtige Werte. 357
16. Lösungen der Aufgaben. 358
Quellennachweis. 367
Griechisches Alphabet. 367
Sachverzeichnis. 368 |
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Inhaltsverzeichnis
1. Physikalische Größen und Einheiten.
1.1 Physikalische Größen. 3
1.2 Basisgrößen und -einheiten. 5
1.3 Abgeleitete Größen und Einheiten. 7
1.4 Skalare und vektorielle Größen. 7
1.5 Messungen. 9
1.6 Messunsicherheiten und Fehler. 11
2. Mechanik. 15
2.1 Darstellung von Bewegungen (Kinematik). 15
2.1.1 Bezugssysteme, Bewegung und Massenpunkt. 15
2.1.2 Zeit. 17
2.1.3 Geschwindigkeit. 17
2.1.4 Beschleunigung. 21
2.1.5 Gleichförmige Bewegung. 23
2.1.6 Gleichförmig beschleunigte Bewegung. 23
2.1.7 Wurf. 25
2.1.8 Drehbewegung. 25
2.1.9 Harmonische Vorgänge. 29
2.2 Kräfte und ihre Wirkungen (Dynamik). 31
2.2.1 Kräfte und Deformation fester Körper. 31
2.2.2 Gewichtskran. 31
2.2.3 Zusammensetzung von Kräften. 33
2.2.4 Kräne und geradlinige Bewegungen. 35
2.2.5 Energie. 37
2.2.6 Energiesatz. 39
2.2.7 Leistung. 39
2.2.8 Impuls. 41
2.2.9 Drehbewegungen fester Körper. 43
2.2.10 Zentrifugalkraft. 47
2.2.11 Gravitation und Planetenbewegung. 47
3. Mechanik deformierbarer Körper
und Medien. 49
3.1 Deformation fester Körper. 49
3.1.1 Elastische Deformation. 49
3.1.2 Plastische Deformation. 51
Inhaltsverzeichnis
3.2 Flüssigkeiten. 53
3.2.1 Schweredruck, Stempeldruck. 53
3.2.2 Auftrieb. 57
3.2.3 Dichtebestimmung. 59
3.2.4 Reibungsfreie Flüssigkeitsbewegung. 63
3.2.5 Viskosität (Zähigkeit, Innere Reibung). 65
3.2.6 Grenzflächeneffekte. 71
3.3 Gase. 75
3.3.1 Aerostatik. 75
3.3.2 Druck und Volumen. 77
3.3.3 Löslichkeit von Gasen. 77
3.3.4 Strömende Gase (Aerodynamik). 77
4. Wärmelehre. 79
4.1 Temperatur und Zustand der Materie. 79
4.1.1 Thermischer Zustand der Materie. 79
4.1.2 Temperatureinheiten und
4.1.3 Allgemeines Gasgesetz. 83
4.1.4 Stoffmenge. 85
4.1.5 Van-der-Waalssche Zustandsgieichung. 85
4.2 Wärme. 87
4.2.1 Wärmeenergie,
4.2.2 Spezifische und molare Wärmekapazität. 89
4.3 Aggregatzustände. 91
4.3.1 Umwandlungen zwischen Aggregatzuständen. 91
4.3.2 Dampfdruck, Umwandlungstemperaturen. 93
4.3.3 Dampfdruck von Lösungen. 95
4.3.4 Zustandsdiagramme. 97
4.4 Transportvorgänge. 99
4.4.1 Thermische Bewegung. 99
4.4.2 Diffusion. 99
4.4.3 Osmose. 101
4.5 Wärmeübertragung. 103
4.5.1 Wärmeleitung. ¡03
4.5.2
4.5.3 Wärmestrahlung. 105
4.6 Hauptsätze der Wärmelehre. 107
4.6.1
4.6.2
4.6.3
XII Inhaltsverzeichnis
5. Mechanische Schwingungen und Wellen,
Akustik. in
5.1 Schwingungen. 111
5.1.1 Periodische Vorgänge. 111
5.1.2 Oszillatoren. 111
5.1.3 Gedämpfte und ungedämpfte Schwingungen. 115
5.1.4 Resonanz. 117
5.1.5 Überlagerung von Schwingungen. 119
5.2 Wellen. 121
5.2.1 Wellenausbreitung. 121
5.2.2 Transversale und
5.3 Akustik. 123
5.3.1 Bereich und Begriffe. 123
5.3.2 Schallgeschwindigkeit. 125
5.3.3 Interferenz von Schallwellen. 125
5.3.4 Schallwahrnehmung. 129
5.3.5 Doppler-Effekt. 131
5.3.6 Ultraschall. 131
6. Elektrizität und Magnetismus. 135
6.1 Zusammenhänge am einfachen Stromkreis. 135
6.1.1 Elektrischer Strom. 135
6.1.2 Elektrische Spannung. 137
6.1.3 Elektrische Ladung und Stromstärke. 139
6.1.4 Elektrischerwiderstand, Leitwert. 139
6.1.5 Elektrische Energie und Leistung. 141
6.2 Magnetische und elektrische Felder (statisch). 143
6.2.1 Magnetische Felder. 143
6.2.2 Elektrostatische Felder. 147
6.2.3 Kondensator. 149
6.2.4 Influenz. 151
6.3 Stromstärke und Spannung in einfachen Anordnungen. 153
6.3.1 Kontinuitätsbedingung. 153
6.3.2 Ohmsches Gesetz. 153
6.3.3 Kirchhoffsche Regeln. 155
6.3.4 Widerstandsmessung, Wheatstonesche Brücke. 157
6.3.5 Innerer Widerstand. 159
6.3.6 Spannungsmessung durch Kompensation. 161
6.4 Ladungstransport in Materie und im Vakuum. 163
6.4.1 Spezifischer Widerstand und elektrische Leitfähigkeit. 163
6.4.2 Metalle. 165
Inhaltsverzeichnis XIII
6.4.3 Halbleiter. 167
6.4.4
6.4.5 Ladungstransport in Gasen. 173
6.4.6 Ladungstransport im Vakuum. 175
6.5 Elektromagnetismus. 177
6.5.1 Magnetischer Fluss, Flussdichte. 177
6.5.2 Magnetische Wirkung auf bewegte Ladungen
und elektrische Ströme. 177
6.5.3 Induktion. 181
6.5.4 Selbstinduktion. 183
6.5.5 Transformator. 185
6.6 Wechselstrom und -Spannung. 187
6.6.1 Momentan- und Mittelwerte. 187
6.6.2 Wechselstromwiderstand. 189
6.6.3 Wirk- und Scheinleistung. 191
6.6.4 Drehstrom. 191
6.6.5 Elektrische Geräte, Gefahren und Schutz. 193
6.7 Elektrische Messinstrumente, Elektronen-
und Ionengeräte. 195
6.7.1 Messinstrumente für Stromstärke und Spannung. 195
6.7.2 Elektronen-Geräte. 197
6.7.3 Elektronvolt. 199
6.7.4 Massenspektrometer (-spektrograph). 199
6.8 Dielektrische Eigenschaften der Materie. 201
6.8.1 Elektrische Polarisation. 201
6.8.2 Dipolmoment (elektrisches). 201
6.8.3 Verschiebungspolarisation. 203
6.8.4 Orientierungspolarisation. 203
6.9 Magnetische Eigenschaften der Materie. 205
6.9.1 Magnetische Polarisation. 205
6.9.2 Diamagnetismus. 205
6.9.3 Paramagnetismus. 205
6.9.4 Ferromagnetismus. 205
7. Elektromagnetische Schwingungen
Und Wellen. 207
7.1 Schwingungen. 207
7.1.1 Schwingkreis. 207
7.1.2 Analogien elektromagnetischer und
mechanischer Vorgänge. 209
7.1.3 Einschwing-und Abklingvorgänge. 211
7.1.4 Schwingungen mit konstanter Amplitude. 213
XIV Inhaltsverzeichnis
7.1.5 Erzwimgene Schwingungen, Resonanz. 215
7.1.6 Überlagerung und Analyse zeitabh. Vorgänge. 217
7.2 Wellen. 219
7.2.1 Dipol-Schwingungen. 219
7.2.2 Elektromagnetische Wellen. 221
8. Optik. 223
8.1 Das Gebiet der Optik. 223
8.2 Geometrische Optik. 225
8.2.1 Ausbreitung des Lichtes, Schatten. 225
8.2.2 Reflexion. 227
8.2.3 Brechung (Refraktion), Dispersion und Totalreflexion. 229
8.2.4 Strahlengang bei Prisma, Linsen und planparalleler
Platte. 235
8.2.5 Abbildung mittels Linsen und Spiegeln. 237
8.2.6 Linsenfehler. 241
8.2.7 Optische Geräte und Systeme. 243
8.3 Wellenoptik. 249
8.3.1 Kohärenz und Interferenz. 249
8.3.2 Gitter-Interferenzen und
8.3.3 Beugung an einzelnen Zentren. 251
8.3.4 Polarisation des Lichtes. 253
8.3.5 Optische Drehung und
9. Atomistische Struktur der Materie. 257
9.1 Atome. 257
9.1.1 Größe und innere Struktur von Atomen. 257
9.1.2 Bohrsches Atommodell. 259
9.1.3 Spektren. 261
9.1.4 Periodisches System der Elemente. 263
9.2 Moleküle. 265
9.2.1 Räumliche Struktur. 265
9.2.2 Schwingungs- und Rotationsspektren. 265
9.3 Kondensierte Materie. 267
9.3.1 Flüssigkeiten. 267
9.3.2 Kristalline Festkörper. 267
9.4 Atomkerne. 269
9.4.1 Aufbau von Atomkernen. 269
9.4.2 Radioaktivität. 271
9.4.3 Messung von Kernstrahlung. 273
Inhaltsverzeichnis
9.4.4 Zerfallsgesetz. 275
9.4.5 Kertmmwandlungen, künstliche Radioaktivität. 277
9.4.6 Kern-Energieerzeugung. 279
10. Strahlung. 281
10.1 Elektromagnetische Strahlung. 281
10.1.1 Spektrum und Messgrößen. 281
10.1.2 Temperaturstrahlung. 283
10.2 Quantenstrahlung. 285
10.2.1 Das Photon. 285
10.2.2 Röntgen-Strahlung. 287
10.2.3 Laser. 289
10.3 Strahlenwirkung in Materie. 291
10.3.1 Mechanismen der Wechselwirkung energiereicher
Strahlung. 291
10.3.2 Extinktion, Absorption. 293
10.3.3 Strahlenwirkung, Schutz und Nutzen. 297
10.3.4 Elektronen-Mikroskop. 299
11. Steuerung und Regelung.
11.1 Steuerung. 301
11.2 Regelung. 303
12. Information und ihre Übertragung.
12.1 Komrmmikationssysteme. 307
12.2 Zeichen, Signal, Nachricht, Information, Redundanz. 309
12.3 Codierung, Code. 313
12.4 Nachrichten-Übermittlung. 315
13. Bildgebende Diagnoseverfahren. 317
13.1 Szintigraphie. 317
13.2 Sonographie. 319
13.3 Video-Endoskopie. 319
13.4 Röntgen-Tömographie. 321
13.5 Nuklearmagnetische Resonanz (NMR). 323
13.6 Kernspin-Tomographie. 325
13.7
XVI Inhaltsverzeichnis
14. Mathematische Hilfsmittel. 327
14.1 Winkelfunktionen. 327
14.2 Potenzrechnung. 331
14.3 Logarithmische Rechnung. 333
14.4 Differenzialrechnung. 335
14.5 Integralrechnung. 339
14.6 Exponentialfunktion. 343
14.7 Logarithmische Funktion. 345
14.8 Vektoren. 347
14.9 Statistik. 351
15. Tabellen. 355
15.1 Physikalische Größen und Einheiten. 355
15.2 Physikalische Konstanten und wichtige Werte. 357
16. Lösungen der Aufgaben. 358
Quellennachweis. 367
Griechisches Alphabet. 367
Sachverzeichnis. 368 |
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