Physik für Mediziner, Biologen, Pharmazeuten: [30 Tabellen]
Gespeichert in:
| Hauptverfasser: | , , |
|---|---|
| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Berlin [u.a.]
de Gruyter
2008
|
| Ausgabe: | 7., neu bearb. Aufl. |
| Schriftenreihe: | De-Gruyter-Lehrbuch
|
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | XII, 466 S. zahlr. Ill. und graph. Darst. |
| ISBN: | 9783110197921 |
Internformat
MARC
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|---|---|
| adam_text | Inhalt
Einleitung
1
Mechanik
3
1.
Raum und Zeit 3
2.2.7.6
Stabiles, indifferentes und labiles
1.1
Physikalische Größen und
Gleichgewicht; Standfestigkeit 28
Einheiten 3
2.2.8
Impuls und Drehimpuls 29
1.1.1
Länge als Beispiel 3
2.2.9
Reibung 30
1.1.2
Basiseinheiten des internationalen
1.1.3
Einheitensystems 4
Längenmessung 7
3.
Arbeit. Energie. Leistung 32
1.1.4
Zeitmessung 9
3.1
Ein Beispiel für den Begriff
1.1.5
Winkelmaße 10
Arbeit 32
1.2
Bewegungen im Raum 11
3.2
Energieformen 33
1.2.1
Geschwindigkeit 11
3.3
Leistung, Wirkung 36
1.2.2
1.2.3
Beschleunigung 13
Kreisbewegung 14
4.
Erhaltungssätze 37
1.2.4
Berechnung des Weges aus
4.1
Energieerhaltungssatz 37
Geschwindigkeit und
4.2
Impulserhaltungssatz 38
Beschleunigung 16
4.3
Der Stoß als Beispiel für Energie-
und Impulserhaltung 39
4.4
Drehimpulserhaltungssatz 40
2.
Masse und Kraft 18
с
Mechanische Eigenschaften
von Stoffen 41
2.1
Die träge Masse 18
2.2
Wirkung von Kräften 19
5.1
Wechselwirkungen zwischen
2.2.1
Newton sche Axiome 19
Atomen und Molekülen 42
2.2.2
Verschiedene Arten von
5.1.1
Bindungsarten 42
Kräften 20
5.1.2
Molekulares Bild der Aggregat¬
2.2.2.1
Gravitation 20
zustände 44
2.2.2.2
2.2.2.3
2.2.3
2.2.4
Trägheitskraft 22
Zentrifugal- und Zentripetalkraft 22
Statisches und dynamisches Gleich¬
gewicht von Kräften 23
Schwerelosigkeit 23
5.2
5.2.1
5.2.2
Makroskopische mechanische
Eigenschaften von Festkörpern 47
Homogene Körper 47
Verformung von festen Körpern
unter dem Einfluss von Kräften 47
2.2.5
Dynamometer (Kraft einer gespann¬
ten Feder) 24
5.3
Makroskopische mechanische
2.2.6
Druck (Kraft auf eine Fläche) 24
Eigenschaften von Flüssigkeiten 50
2.2.7
Drehmoment 24
5.3.1
Grenzflächen 50
2.2.7.1
Trägheitsmoment 25
5.3.2
Hydrostatik 53
2.2.7.2
Kräftepaar 25
5.3.2.1
Kapillarität 53
2.2.7.3
Hebel 26
5.3.2.2
Druck in Flüssigkeiten 55
2.2.7.4
Schwerpunkt 27
5.3.3
Hydrodynamik 60
2.2.7.5
Die Hebelwaage 28
5.3.3.1
Die Kontinuitätsgleichung 60
VIII
Inhalt
5.3.3.2 Zähe Flüssigkeiten 62
5.3.3.2.1 Viskosität 62
5.3.3.2.2 Laminare Strömung 64
5.3.3.2.3 Turbulente Strömung 67
5.3.3.2.4 Strömungsgesetze und Blut¬
kreislauf 68
Mechanische Schwingungen und Wellen
.71
6. Schwingungen___________
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
7.
7.1
7.2
7.3
7.4
7.5
7.6
7.7
7.8
7.9
7.10
7.11
7.12
Wellen Teil
I:
Mechanische
und Akustische Wellen___
71
84
Ausbreitung von Schwingungen
in Wellenfeldern 85
Beschreibung von Wellen¬
feldern 87
Der Doppler-Effekt 94
Gedämpfte Wellen 96
Anharmonische Wellen:
Schallwellen als Beispiel 98
Überlagerung von Wellen,
Interferenz 101
Das Huygens sche Prinzip 102
Wellen an der Grenzfläche zwischen
verschiedenen Medien 103
Stehende Wellen 105
Schallempfindungen: Akustik
der Musik 108
Stimme und Gehör beim
Menschen 110
Ultraschall 112
Wärmelehre
117
.117
8. Wärme und Temperatur___
8.1 Einleitung 117
8.2 Wärmeenergie/Wärmemenge 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
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
Inhalt
IX
11.
Reale Gase, Van der
Waals sche
13.3
Zustandsgleichung 130
13.3.1
12.
Hauptsätze der Wärmelehre___132
13.3.2
12.1
Innere Energie 132
13.3.3
12.2
Der 1. Hauptsatz der Wärme¬
13.3.4
lehre 133
13.3.5
12.3
Reversible und irreversible
13.3.6
Prozesse 133
13.3.7
12.4
Entropie 135
13.3.7.1
12.5
Der 2. Hauptsatz der Wärme¬
13.3.7.2
lehre 136
13.3.7.3
12.6
Energiebilanz beim lebenden Orga¬
13.3.7.4
nismus 136
13.3.7.5
13. Thermodynamische Eigenschaften
von Stoffen_________________138
13.1 Thermische Ausdehnung 138
13.2 Wärmeübergang, Wärmetrans¬
port 138
13.3.7.6
Stoffgemische 140
Gehaltsangaben von Lösungen 140
Echte Lösung, kolloidales System,
grobe Dispersion 141
Henry-Dalton sches Gesetz 142
Hydratation, Solvatation 142
Diffusion 143
Osmose 143
Phasenübergänge 145
Umwandlungswärmen 145
Lösungswärmen 146
Reaktionswärmen 147
Dampfdruck 147
Dampfdruckerniedrigung,
Siedepunkterhöhung und Gefrier¬
punktserniedrigung 149
Koexistenz von Phasen, Phasen¬
gleichgewichte 150
Eiektrizitätslehre
14.
Elektrische und magnetische
14.7
Größen 153
14.7.1
14.1
Vorbemerkung 153
14.7.2
14.2
Ladung 153
14.2.1
Ladungsmenge 153
14.7.3
14.2.2
Kraft zwischen elektrischen
14.7.4
Ladungen 154
14.3
Spannung 155
14.7.5
14.3.1
Definition der Spannung 155
14.3.2
Spannungsquellen 156
14.7.7
14.4
Strom 157
14.5
Widerstand, Leitwert 159
14.8
1
Λ
Q
1
14.5.1
Leiter. Nichtleiter 159
І4.О.1
14.5.2
Spezifischer Widerstand, spezifische
ΛΑ δ
7
Leitfähigkeit 159
Í4.O.Z
14.5.3
Strom-Spann ungs-Kennlinie
von Leitern 160
14.8.4
14.6
Netzwerke 161
14.8.5
14.6.1
Schaltbilder 161
14.8.6
14.6.2
Innenwiderstand einer Spannungs-
quelle
162 14.8.7
14.6.3 Kirchhoff sehe Gesetze des
elekt-
14.8.8
rischen Stromes 163
153
Elektrostatisches Feld 164
Kraftwirkung auf eine Ladung im
Feld 164
Arbeit und Energie im elektrischen
Feld 166
Kondensator und Kapazität 167
Kräfte auf einen Dipol im
Feld 168
Materie im Feld 169
Energieinhalt des elektrischen
Feldes 172
Piezo- und Pyroelektrizität 172
Magnetfeld 172
Feldstärke und magnetische Induk¬
tion 173
Kräfte auf einen magnetischen
Dipol 176
Lorentz-Kraft 176
Induktionsvorgänge 178
Selbstinduktion 179
Energieinhalt des magnetischen
Feldes 180
Lenz sche Regel 180
Magnetfelder des menschlichen
Körpers 181
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 KapazitiverWiderstand 187
14.9.5.2 InduktiverWiderstand 188
14.9.5.3 Wechselstromkreise mit Ohm schem,
kapazitivem und induktivem
Widerstand 189
14.9.6 Resonanz-Schwingkreise 190
14.9.7 Elektromagnetische Wellen 191
14.9.7.1 Ausbreitungsgeschwindigkeit elekt¬
romagnetischer Wellen 195
14.9.7.2 Ausbreitungsrichtung elektromagne¬
tischer Wellen 195
14.9.7.3 Maxwell sche Gleichungen 195
14.9.8 Leistung des elektrischen
Stroms 196
15. Mikroskopische elektrische
Vorgänge __________________198
15.1 Biologische Potentiale 198
15.1.1
15.1.2
15.2
15.2.1
15.2.2
15.2.3
15.2.4
15.3
15.3.1
15.3.2
15.3.3
15.3.4
16.
16.1
16.1.1
16.1.2
16.1.3
16.1.4
16.1.5
16.1.6
16.1.7
16.2
16.2.1
16.2.2
16.2.3
16.2.4
Entstehung von Spannungen an
Grenzflächen 198
Summenpotentiale 201
Mechanismen der Strom¬
leitung 202
Stromleitung im Vakuum 202
Stromleitung in Gasen 204
Stromleitung in Elektrolyten 205
Stromleitung in Festkörpern 211
Halbleiterelektronik 215
Halbleiterdiode 215
Transistor 216
Feldeffekt-Transistor 217
Digitalelektronik 217
Elektrische Geräte
220
Messgeräte 220
Das Drehspul-Messwerk 221
Das Digital-Messgerät 222
Messung von Strom und
Spannung 223
Elektronenstrahl-Oszilloskop
(Oszillograph) und Bildschirm 226
Analoge Ladungsmessung 230
Messung von Ohm schen Wider¬
ständen 230
Rauschen 231
Technische elektrische Geräte
Dynamo-Maschine 231
Elektro-Motor 232
Transformator 233
Sender und Empfänger 234
231
Optik
239
17.
Optische Strahlung 239
17.8
Absorption von Licht in
17.1
Einleitung 239
Atomen 251
17.2
Licht-Messgrößen 240
17.9
Emission und Absorption glühender
17.3
Strahlungsquellen 242
Stoffe 252
17.4
Bohr sches Atommodell 243
17.10
Temperaturstrahlung und Tempera¬
17.5
Emission von Licht aus
turgleichgewicht 253
Atomen 246
17.10.1
Thermische Emission und Absorp¬
17.6
Kohärenz, spontane und induzierte
tion 253
Emission 248
17.10.2
Strahlungsgesetze 255
17.7
Das Emissionsspektrum der
17.11
Fluoreszenz, Phosphoreszenz,
Atome 250
Lumineszenz 257
Inhalt
XI
17.12 LASER (Light
Amplification
by
Stimulated
Emission
of
Radia¬
tion) 259
17.12.1 Funktionsweise und Eigen¬
schaften 259
17.12.2 Laser in der Medizin 264
18. Weflen Teü
II:
Wellenoptik____265
18.1 Interferenz von Wellen 266
18.1.1 Interferenzfähigkeit 266
18.1.2 Anwendung der Interferenz:
Die
Interferometrie
268
18.1.3
Holografie
270
18.2 Beugung elektromagnetischer
Wellen 271
18.2.1 Beugung an Spalten 271
18.2.2 Das Beugungsgitter 274
18.2.3 Beugung an kreisförmigen Blenden
(Beugungsunschärfe) 276
18.2.4 Beugung von Röntgen-Strahlen 277
18.3 Ausbreitung elektromagnetischer
Wellen in Materie 278
18.3.1 Der Brechungsindex und das
Brechungsgesetz 278
18.3.2 Das Absorptionsgesetz 280
18.3.3 Der Zusammenhang zwischen
Absorption und Dispersion 283
18.3.4 Dichroismus und Doppel¬
brechung 283
18.3.5 Spannungsdoppelbrechung 284
18.4 Spektralanalyse 285
18.4.1 Lambert-Beer sches Gesetz 286
18.4.2 Extinktion kolloidaler Systeme 287
18.5 Polarisation elektromagnetischer
Wellen 288
18.5.1 Polarisationszustand 288
18.5.2 Erzeugung und Untersuchung von
linear polarisiertem Licht 290
18.5.3 Optische Aktivität und Faraday-
Effekt 293
18.6 Materiewellen 293
19. Geometrische Optik_________296
19.1 Lichtausbreitung 297
19.2 Optische Symbole, Strahlengänge
und Bilder 298
19.3 Gesetze der Geometrischen
Optik 299
19.3.1 Reflexion 299
19.3.2
19.3.3
19.3.4
19.3.5
19.3.6
19.3.7
19.4
19.4.1
19.4.2
19.4.3
19.4.4
19.4.5
19.4.6
19.4.7
19.4.8
19.4.9
19.4.10
19.4.11
19.5
19.5.1
19.5.2
19.5.3
19.5.4
19.5.5
19.5.6
20.
20.1
20.2
20.3
20.4
20.5
20.6
20.6.1
20.7
20.8
20.9
Abbildung durch Spiegel 300
Brechung 301
Intensitäten von gebrochenem und
reflektiertem Strahl 302
Zerlegung von Licht in seine Spekt¬
ralfarben mit Hilfe des Prismas 302
Totalreflexion 303
Optoelektronik 305
Abbildung mit Linsen 306
Abbildung durch brechende
Flächen 306
Die Abbildungsgleichung für eine
brechende Fläche 308
Spezialfälle der Abbildungs¬
gleichung 309
Die Abbildungsgleichung für eine
Linse 309
Klassifizierung von Linsen 310
Die Abbildungsgleichung für ein
System aus zwei Linsen 311
Kardinalelemente von dicken
Linsen und Linsensystemen 311
Konstruktion von Strahlen¬
gängen 313
Optische Vergrößerung 315
Die Schärfentiefe
(Tiefenschärfe) 315
Abbildungsfehler 316
Das Auge 318
Optische Abbildung im Auge 318
Fehlsichtigkeit 320
Empfindlichkeit 321
Bildverarbeitung 321
Farbsehen 323
Vergrößerung bei Betrachtung mit
dem Auge 324
Einige abbildende und spektro¬
skopische Instrumente________
Lupe 326
Proj ektions-Apparate
Lichtmikroskop 327
Elektronenmikroskop
326
326
333
Raster-Sonden-Mikroskopie
Fernrohr 338
Adaptive
Optik 338
Photometer 340
Strahlungsmessgeräte 342
Die Kamera 344
337
XII
inhalt
Atomkerne, Ionisierende Strahlung
21.1 Atomkerne 347
21.1.1 Elementarteilchen 347
21.1.2 Aufbau der Atomkerne 348
21.1.3 Kernmagnetische Resonanz 350
21.2 Radioaktivität 352
21.2.1 Kernumwandlungen 352
21.2.2 Natürliche Radionuklide 355
21.2.3 Zerfallsgesetz 357
21.2.4 Radioaktives Gleichgewicht 358
21.2.5 Wechselwirkung energiereicher gela¬
dener Teilchen mit Materie 359
21.2.6 Wechselwirkung von Neutronen mit
Materie 361
21.2.7 Strahlungsdetektoren 361
21.2.8 Medizinische Anwendung von
Radionukliden 365
21.2.9
21.2.10
21.3
21.3.1
21.3.2
21.3.3
21.3.4
21.4
21.5
347
Kernspaltung und Kernfusion 368
Künstliche Kernumwandlung,
Aktivierung 370
Röntgen-Strahien 370
Bremsstrahlung, charakteristische
Strahlung 370
Erzeugung ultraharter Röntgen¬
strahlung durch Teilchen¬
beschleuniger 373
Wechselwirkung von Röntgen- und
Gammastrahlung mit Materie 374
Röntgenbildaufnahmen 377
Dosimetrie
379
Bemerkungen zum Strahlen¬
schutz 381
Regelung, Steuerung, Informationsübertragung
22. Regehing und Steuerung
383
. 383 23. Informationsübertragung
in der Medizin______________385
Aufgaben und Lösungen
24.1 Aufgaben 389 24.2
Lösungen 403
389
Anhang
425
A.1
A.2
2.1
2.2
2.2.1
2.2.2
2.3
2.3.1
Mathematische Beschreibung physi¬
kalischer Zusammenhänge____425
Fehlerabschätzung
.426
Größenordnungsmäßige Angabe
von Messfehlem 427
Ursachen von Fehlern 428
Fehler durch die Mess¬
apparatur 428
Fehler durch das Messobjekt 428
Methoden der Fehler¬
abschätzung 429
Messfehler der Einzelgröße 429
2.3.2
2.3.3
2.4
A.3
A.4
A.5
A.6
A.7
Fehlerfortpflanzung 431
Fehler einer Funktion 432
Signifikanz-Tests 433
___434
___436
___438
___441
___442
A.8 Nanomaterie, Nanotechnologie _ 443
Rechnen mit Vektoren _
Das Exponcntialgesetz _
Weitere mathematische
Beziehungen _______
Einige Naturkonstanten.
Angelsächsisches
Einheitensystem
Register
449
|
| adam_txt |
Inhalt
Einleitung
1
Mechanik
3
1.
Raum und Zeit 3
2.2.7.6
Stabiles, indifferentes und labiles
1.1
Physikalische Größen und
Gleichgewicht; Standfestigkeit 28
Einheiten 3
2.2.8
Impuls und Drehimpuls 29
1.1.1
Länge als Beispiel 3
2.2.9
Reibung 30
1.1.2
Basiseinheiten des internationalen
1.1.3
Einheitensystems 4
Längenmessung 7
3.
Arbeit. Energie. Leistung 32
1.1.4
Zeitmessung 9
3.1
Ein Beispiel für den Begriff
1.1.5
Winkelmaße 10
Arbeit 32
1.2
Bewegungen im Raum 11
3.2
Energieformen 33
1.2.1
Geschwindigkeit 11
3.3
Leistung, Wirkung 36
1.2.2
1.2.3
Beschleunigung 13
Kreisbewegung 14
4.
Erhaltungssätze 37
1.2.4
Berechnung des Weges aus
4.1
Energieerhaltungssatz 37
Geschwindigkeit und
4.2
Impulserhaltungssatz 38
Beschleunigung 16
4.3
Der Stoß als Beispiel für Energie-
und Impulserhaltung 39
4.4
Drehimpulserhaltungssatz 40
2.
Masse und Kraft 18
с
Mechanische Eigenschaften
von Stoffen 41
2.1
Die träge Masse 18
2.2
Wirkung von Kräften 19
5.1
Wechselwirkungen zwischen
2.2.1
Newton'sche Axiome 19
Atomen und Molekülen 42
2.2.2
Verschiedene Arten von
5.1.1
Bindungsarten 42
Kräften 20
5.1.2
Molekulares Bild der Aggregat¬
2.2.2.1
Gravitation 20
zustände 44
2.2.2.2
2.2.2.3
2.2.3
2.2.4
Trägheitskraft 22
Zentrifugal- und Zentripetalkraft 22
Statisches und dynamisches Gleich¬
gewicht von Kräften 23
Schwerelosigkeit 23
5.2
5.2.1
5.2.2
Makroskopische mechanische
Eigenschaften von Festkörpern 47
Homogene Körper 47
Verformung von festen Körpern
unter dem Einfluss von Kräften 47
2.2.5
Dynamometer (Kraft einer gespann¬
ten Feder) 24
5.3
Makroskopische mechanische
2.2.6
Druck (Kraft auf eine Fläche) 24
Eigenschaften von Flüssigkeiten 50
2.2.7
Drehmoment 24
5.3.1
Grenzflächen 50
2.2.7.1
Trägheitsmoment 25
5.3.2
Hydrostatik 53
2.2.7.2
Kräftepaar 25
5.3.2.1
Kapillarität 53
2.2.7.3
Hebel 26
5.3.2.2
Druck in Flüssigkeiten 55
2.2.7.4
Schwerpunkt 27
5.3.3
Hydrodynamik 60
2.2.7.5
Die Hebelwaage 28
5.3.3.1
Die Kontinuitätsgleichung 60
VIII
Inhalt
5.3.3.2 Zähe Flüssigkeiten 62
5.3.3.2.1 Viskosität 62
5.3.3.2.2 Laminare Strömung 64
5.3.3.2.3 Turbulente Strömung 67
5.3.3.2.4 Strömungsgesetze und Blut¬
kreislauf 68
Mechanische Schwingungen und Wellen
.71
6. Schwingungen_
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
7.
7.1
7.2
7.3
7.4
7.5
7.6
7.7
7.8
7.9
7.10
7.11
7.12
Wellen Teil
I:
Mechanische
und Akustische Wellen_
71
84
Ausbreitung von Schwingungen
in Wellenfeldern 85
Beschreibung von Wellen¬
feldern 87
Der Doppler-Effekt 94
Gedämpfte Wellen 96
Anharmonische Wellen:
Schallwellen als Beispiel 98
Überlagerung von Wellen,
Interferenz 101
Das Huygens'sche Prinzip 102
Wellen an der Grenzfläche zwischen
verschiedenen Medien 103
Stehende Wellen 105
Schallempfindungen: Akustik
der Musik 108
Stimme und Gehör beim
Menschen 110
Ultraschall 112
Wärmelehre
117
.117
8. Wärme und Temperatur_
8.1 Einleitung 117
8.2 Wärmeenergie/Wärmemenge 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
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
Inhalt
IX
11.
Reale Gase, Van der
Waals'sche
13.3
Zustandsgleichung 130
13.3.1
12.
Hauptsätze der Wärmelehre_132
13.3.2
12.1
Innere Energie 132
13.3.3
12.2
Der 1. Hauptsatz der Wärme¬
13.3.4
lehre 133
13.3.5
12.3
Reversible und irreversible
13.3.6
Prozesse 133
13.3.7
12.4
Entropie 135
13.3.7.1
12.5
Der 2. Hauptsatz der Wärme¬
13.3.7.2
lehre 136
13.3.7.3
12.6
Energiebilanz beim lebenden Orga¬
13.3.7.4
nismus 136
13.3.7.5
13. Thermodynamische Eigenschaften
von Stoffen_138
13.1 Thermische Ausdehnung 138
13.2 Wärmeübergang, Wärmetrans¬
port 138
13.3.7.6
Stoffgemische 140
Gehaltsangaben von Lösungen 140
Echte Lösung, kolloidales System,
grobe Dispersion 141
Henry-Dalton'sches Gesetz 142
Hydratation, Solvatation 142
Diffusion 143
Osmose 143
Phasenübergänge 145
Umwandlungswärmen 145
Lösungswärmen 146
Reaktionswärmen 147
Dampfdruck 147
Dampfdruckerniedrigung,
Siedepunkterhöhung und Gefrier¬
punktserniedrigung 149
Koexistenz von Phasen, Phasen¬
gleichgewichte 150
Eiektrizitätslehre
14.
Elektrische und magnetische
14.7
Größen 153
14.7.1
14.1
Vorbemerkung 153
14.7.2
14.2
Ladung 153
14.2.1
Ladungsmenge 153
14.7.3
14.2.2
Kraft zwischen elektrischen
14.7.4
Ladungen 154
14.3
Spannung 155
14.7.5
14.3.1
Definition der Spannung 155
14.3.2
Spannungsquellen 156
14.7.7
14.4
Strom 157
14.5
Widerstand, Leitwert 159
14.8
1
Λ
Q
1
14.5.1
Leiter. Nichtleiter 159
І4.О.1
14.5.2
Spezifischer Widerstand, spezifische
ΛΑ δ
7
Leitfähigkeit 159
Í4.O.Z
14.5.3
Strom-Spann ungs-Kennlinie
von Leitern 160
14.8.4
14.6
Netzwerke 161
14.8.5
14.6.1
Schaltbilder 161
14.8.6
14.6.2
Innenwiderstand einer Spannungs-
quelle
162 14.8.7
14.6.3 Kirchhoff sehe Gesetze des
elekt-
14.8.8
rischen Stromes 163
153
Elektrostatisches Feld 164
Kraftwirkung auf eine Ladung im
Feld 164
Arbeit und Energie im elektrischen
Feld 166
Kondensator und Kapazität 167
Kräfte auf einen Dipol im
Feld 168
Materie im Feld 169
Energieinhalt des elektrischen
Feldes 172
Piezo- und Pyroelektrizität 172
Magnetfeld 172
Feldstärke und magnetische Induk¬
tion 173
Kräfte auf einen magnetischen
Dipol 176
Lorentz-Kraft 176
Induktionsvorgänge 178
Selbstinduktion 179
Energieinhalt des magnetischen
Feldes 180
Lenz'sche Regel 180
Magnetfelder des menschlichen
Körpers 181
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 KapazitiverWiderstand 187
14.9.5.2 InduktiverWiderstand 188
14.9.5.3 Wechselstromkreise mit Ohm'schem,
kapazitivem und induktivem
Widerstand 189
14.9.6 Resonanz-Schwingkreise 190
14.9.7 Elektromagnetische Wellen 191
14.9.7.1 Ausbreitungsgeschwindigkeit elekt¬
romagnetischer Wellen 195
14.9.7.2 Ausbreitungsrichtung elektromagne¬
tischer Wellen 195
14.9.7.3 Maxwell'sche Gleichungen 195
14.9.8 Leistung des elektrischen
Stroms 196
15. Mikroskopische elektrische
Vorgänge _198
15.1 Biologische Potentiale 198
15.1.1
15.1.2
15.2
15.2.1
15.2.2
15.2.3
15.2.4
15.3
15.3.1
15.3.2
15.3.3
15.3.4
16.
16.1
16.1.1
16.1.2
16.1.3
16.1.4
16.1.5
16.1.6
16.1.7
16.2
16.2.1
16.2.2
16.2.3
16.2.4
Entstehung von Spannungen an
Grenzflächen 198
Summenpotentiale 201
Mechanismen der Strom¬
leitung 202
Stromleitung im Vakuum 202
Stromleitung in Gasen 204
Stromleitung in Elektrolyten 205
Stromleitung in Festkörpern 211
Halbleiterelektronik 215
Halbleiterdiode 215
Transistor 216
Feldeffekt-Transistor 217
Digitalelektronik 217
Elektrische Geräte
220
Messgeräte 220
Das Drehspul-Messwerk 221
Das Digital-Messgerät 222
Messung von Strom und
Spannung 223
Elektronenstrahl-Oszilloskop
(Oszillograph) und Bildschirm 226
Analoge Ladungsmessung 230
Messung von Ohm'schen Wider¬
ständen 230
Rauschen 231
Technische elektrische Geräte
Dynamo-Maschine 231
Elektro-Motor 232
Transformator 233
Sender und Empfänger 234
231
Optik
239
17.
Optische Strahlung 239
17.8
Absorption von Licht in
17.1
Einleitung 239
Atomen 251
17.2
Licht-Messgrößen 240
17.9
Emission und Absorption glühender
17.3
Strahlungsquellen 242
Stoffe 252
17.4
Bohr'sches Atommodell 243
17.10
Temperaturstrahlung und Tempera¬
17.5
Emission von Licht aus
turgleichgewicht 253
Atomen 246
17.10.1
Thermische Emission und Absorp¬
17.6
Kohärenz, spontane und induzierte
tion 253
Emission 248
17.10.2
Strahlungsgesetze 255
17.7
Das Emissionsspektrum der
17.11
Fluoreszenz, Phosphoreszenz,
Atome 250
Lumineszenz 257
Inhalt
XI
17.12 LASER (Light
Amplification
by
Stimulated
Emission
of
Radia¬
tion) 259
17.12.1 Funktionsweise und Eigen¬
schaften 259
17.12.2 Laser in der Medizin 264
18. Weflen Teü
II:
Wellenoptik_265
18.1 Interferenz von Wellen 266
18.1.1 Interferenzfähigkeit 266
18.1.2 Anwendung der Interferenz:
Die
Interferometrie
268
18.1.3
Holografie
270
18.2 Beugung elektromagnetischer
Wellen 271
18.2.1 Beugung an Spalten 271
18.2.2 Das Beugungsgitter 274
18.2.3 Beugung an kreisförmigen Blenden
(Beugungsunschärfe) 276
18.2.4 Beugung von Röntgen-Strahlen 277
18.3 Ausbreitung elektromagnetischer
Wellen in Materie 278
18.3.1 Der Brechungsindex und das
Brechungsgesetz 278
18.3.2 Das Absorptionsgesetz 280
18.3.3 Der Zusammenhang zwischen
Absorption und Dispersion 283
18.3.4 Dichroismus und Doppel¬
brechung 283
18.3.5 Spannungsdoppelbrechung 284
18.4 Spektralanalyse 285
18.4.1 Lambert-Beer'sches Gesetz 286
18.4.2 Extinktion kolloidaler Systeme 287
18.5 Polarisation elektromagnetischer
Wellen 288
18.5.1 Polarisationszustand 288
18.5.2 Erzeugung und Untersuchung von
linear polarisiertem Licht 290
18.5.3 Optische Aktivität und Faraday-
Effekt 293
18.6 Materiewellen 293
19. Geometrische Optik_296
19.1 Lichtausbreitung 297
19.2 Optische Symbole, Strahlengänge
und Bilder 298
19.3 Gesetze der Geometrischen
Optik 299
19.3.1 Reflexion 299
19.3.2
19.3.3
19.3.4
19.3.5
19.3.6
19.3.7
19.4
19.4.1
19.4.2
19.4.3
19.4.4
19.4.5
19.4.6
19.4.7
19.4.8
19.4.9
19.4.10
19.4.11
19.5
19.5.1
19.5.2
19.5.3
19.5.4
19.5.5
19.5.6
20.
20.1
20.2
20.3
20.4
20.5
20.6
20.6.1
20.7
20.8
20.9
Abbildung durch Spiegel 300
Brechung 301
Intensitäten von gebrochenem und
reflektiertem Strahl 302
Zerlegung von Licht in seine Spekt¬
ralfarben mit Hilfe des Prismas 302
Totalreflexion 303
Optoelektronik 305
Abbildung mit Linsen 306
Abbildung durch brechende
Flächen 306
Die Abbildungsgleichung für eine
brechende Fläche 308
Spezialfälle der Abbildungs¬
gleichung 309
Die Abbildungsgleichung für eine
Linse 309
Klassifizierung von Linsen 310
Die Abbildungsgleichung für ein
System aus zwei Linsen 311
Kardinalelemente von dicken
Linsen und Linsensystemen 311
Konstruktion von Strahlen¬
gängen 313
Optische Vergrößerung 315
Die Schärfentiefe
(Tiefenschärfe) 315
Abbildungsfehler 316
Das Auge 318
Optische Abbildung im Auge 318
Fehlsichtigkeit 320
Empfindlichkeit 321
Bildverarbeitung 321
Farbsehen 323
Vergrößerung bei Betrachtung mit
dem Auge 324
Einige abbildende und spektro¬
skopische Instrumente_
Lupe 326
Proj ektions-Apparate
Lichtmikroskop 327
Elektronenmikroskop
326
326
333
Raster-Sonden-Mikroskopie
Fernrohr 338
Adaptive
Optik 338
Photometer 340
Strahlungsmessgeräte 342
Die Kamera 344
337
XII
inhalt
Atomkerne, Ionisierende Strahlung
21.1 Atomkerne 347
21.1.1 Elementarteilchen 347
21.1.2 Aufbau der Atomkerne 348
21.1.3 Kernmagnetische Resonanz 350
21.2 Radioaktivität 352
21.2.1 Kernumwandlungen 352
21.2.2 Natürliche Radionuklide 355
21.2.3 Zerfallsgesetz 357
21.2.4 Radioaktives Gleichgewicht 358
21.2.5 Wechselwirkung energiereicher gela¬
dener Teilchen mit Materie 359
21.2.6 Wechselwirkung von Neutronen mit
Materie 361
21.2.7 Strahlungsdetektoren 361
21.2.8 Medizinische Anwendung von
Radionukliden 365
21.2.9
21.2.10
21.3
21.3.1
21.3.2
21.3.3
21.3.4
21.4
21.5
347
Kernspaltung und Kernfusion 368
Künstliche Kernumwandlung,
Aktivierung 370
Röntgen-Strahien 370
Bremsstrahlung, charakteristische
Strahlung 370
Erzeugung ultraharter Röntgen¬
strahlung durch Teilchen¬
beschleuniger 373
Wechselwirkung von Röntgen- und
Gammastrahlung mit Materie 374
Röntgenbildaufnahmen 377
Dosimetrie
379
Bemerkungen zum Strahlen¬
schutz 381
Regelung, Steuerung, Informationsübertragung
22. Regehing und Steuerung
383
. 383 23. Informationsübertragung
in der Medizin_385
Aufgaben und Lösungen
24.1 Aufgaben 389 24.2
Lösungen 403
389
Anhang
425
A.1
A.2
2.1
2.2
2.2.1
2.2.2
2.3
2.3.1
Mathematische Beschreibung physi¬
kalischer Zusammenhänge_425
Fehlerabschätzung
.426
Größenordnungsmäßige Angabe
von Messfehlem 427
Ursachen von Fehlern 428
Fehler durch die Mess¬
apparatur 428
Fehler durch das Messobjekt 428
Methoden der Fehler¬
abschätzung 429
Messfehler der Einzelgröße 429
2.3.2
2.3.3
2.4
A.3
A.4
A.5
A.6
A.7
Fehlerfortpflanzung 431
Fehler einer Funktion 432
Signifikanz-Tests 433
_434
_436
_438
_441
_442
A.8 Nanomaterie, Nanotechnologie _ 443
Rechnen mit Vektoren _
Das Exponcntialgesetz _
Weitere mathematische
Beziehungen _
Einige Naturkonstanten.
Angelsächsisches
Einheitensystem
Register
449 |
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