Kurzes Lehrbuch der Physik:
Gespeichert in:
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| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Berlin
Springer Spektrum
2015
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| Ausgabe: | 19. Auflage 2010. Nachdruck |
| Schriftenreihe: | Springer-Lehrbuch
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| Online-Zugang: | Inhaltstext Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | XIII, 334 Seiten Illustrationen 28 cm, 846 g |
| ISBN: | 9783662457320 |
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INHALTSVERZEICHNIS
1 EINLEITUNG 1
1.1 ABGRENZUNG UND AUFGABEN DER PHYSIK 1
1.2 DIE METHODIK DER PHYSIK 1
1.3 BEDEUTUNG DES MESSENS IN DER PHYSIK 2
1.4 FEHLERANGABEN, FEHLERRECHNUNG 3
AUFGABEN 4
2 ALLGEMEINE MECHANIK 7
2.1 MESSEN UND MASSEINHEITEN 7
2.1.1 BASISGROESSEN 7
2.1.2 LAENGEN-UND WINKELMESSUNG 7
2.1.3 BASISEINHEIT VON ZEIT UND MASSE 9
AUFGABEN 10
2.2 BEWEGUNGSLEHRE (KINEMATIK) 10
2.2.1 GESCHWINDIGKEIT 10
2.2.2 BESCHLEUNIGUNG 12
AUFGABEN 13
2.3 BEWEGUNG UNTER DEM EINFLUSS VON KRAEFTEN (DYNAMIK) 14
2.3.1 TRAEGE MASSE UND KRAFT 14
2.3.2 SCHWERE MASSE UND GEWICHT 15
2.3.3 WECHSELWIRKUNGSSATZ, IMPULS 16
2.3.4 TRAEGHEITSKRAEFTE 17
2.3.5 ARBEIT UND LEISTUNG 18
2.3.6 MECHANISCHE ENERGIE 19
AUFGABEN 21
2.4 EINIGE BESONDERE BEWEGUNGSFORMEN 21
2.4.1 WURFBEWEGUNG 21
2.4.2 GLEICHFOERMIGE BEWEGUNG AUF DER KREISBAHN 22
2.4.3 STOSSVORGAENGE 23
AUFGABEN 25
2.5 KRAEFTE AM STARREN KOERPER (STATIK) 25
2.5.1 ZUSAMMENSETZUNG UND ZERLEGUNG VON KRAEFTEN 25
2.5.2 HEBEL, DREHMOMENT 26
2.5.3 PARALLELE KRAEFTE, KRAEFTEPAAR 27
2.5.4 SCHWERPUNKT 27
2.5.5 GLEICHGEWICHTSLAGEN 28
2.5.6 DIE WAAGE 28
AUFGABEN 29
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VIII
INHALTSVERZEICHNIS
2.6 DREHBEWEGUNG EINES STARREN KOERPERS 29
2.6.1 WINKELBESCHLEUNIGUNG, TRAEGHEITSMOMENT 29
2.6.2 DYNAMISCHES GRUNDGESETZ DER DREHBEWEGUNG 30
2.6.3 SATZ VON DER ERHALTUNG DES DREHIMPULSES 31
2.6.4 FREIE DREHACHSEN 32
2.6.5 DER KREISEL 32
AUFGABEN 34
2.7 ALLGEMEINE GRAVITATION 34
2.7.1 GRAVITATIONSGESETZ 34
2.7.2 PLANETENBEWEGUNG 36
AUFGABEN 36
3 DIE MECHANISCHEN EIGENSCHAFTEN
DER STOFFE
UND IHRE MOLEKULARE
STRUKTUR 37
3.1 DER MOLEKULARE AUFBAU DER STOFFE UND DIE MOLEKULAREN KRAEFTE . 37
3.1.1 VORBEMERKUNG 37
3.1.2 ALLGEMEINES UEBER MOLEKUELE, STOFFMENGEN 37
3.1.3 GROESSE, FORM UND KERNGERUEST DER MOLEKUELE 38
3.1.4 EINIGES UEBER DIE ZWISCHENMOLEKULAREN KRAEFTE 40
3.1.5 VOELUMENBEZOGENE MATERIEMENGEN 40
AUFGABEN 42
3.2 FESTKOERPER 42
3.2.1 MOLEKULARER BAU, KRISTALLGITTER 42
3.2.2 ELASTISCHE UND PLASTISCHE KOERPER 43
3.2.3 HOOKE'SCHES GESETZ 43
3.2.4 UEBERELASTISCHE BEANSPRUCHUNG 45
AUFGABEN 46
3.3 RUHENDE FLUESSIGKEITEN (HYDROSTATIK) 47
3.3.1 ALLGEMEINES, ORDNUNGSZUSTAND DER MOLEKUELE
IN FLUESSIGKEITEN 47
3.3.2 EINSTELLUNG DER FLUESSIGKEITSOBERFLAECHE 47
3.3.3 DER DRUCK IN FLUESSIGKEITEN 48
3.3.4 AUFTRIEB, SCHWIMMEN 50
3.3.5 OBERFLAECHENSPANNUNG 51
3.3.6 BENETZUNG, KAPILLARITAET 52
AUFGABEN 54
3.4 RUHENDE GASE 54
3.4.1 DICHTE, DRUCK UND VOLUMEN 54
3.4.2 DIE LUFTHUELLE DER ERDE UND DER LUFTDRUCK 55
AUFGABEN 57
3.5 BEWEGUNGEN IN FLUESSIGKEITEN UND GASEN
(HYDRO-UND AERODYNAMIK) 57
3.5.1 STROMFAEDEN, LAMINARE STROEMUNG 57
3.5.2 ZAEHE FLUESSIGKEIT, INNERE REIBUNG 58
3.5.3 STROEMUNG VON ZAEHEN FLUESSIGKEITEN DURCH ROHRE, KUGELFALL . 59
3.5.4 GESCHWINDIGKEIT UND DRUCK IN IDEALEN FLUESSIGKEITEN . 61
3.5:5 REALE FLUESSIGKEITEN, TURBULENTE STROEMUNG 63
AUFGABEN 65
INHALTSVERZEICHNIS IX
4 SCHWINGUNGS- UND WELLENLEHRE, AKUSTIK 67
4.1 MECHANISCHE SCHWINGUNGEN 67
4.1.1 FREIE HARMONISCHE SCHWINGUNG, PENDEL 67
4.1.2 UEBERLAGERUNG VON SCHWINGUNGEN 69
4.1.3 ERZWUNGENE SCHWINGUNGEN, RESONANZ 71
AUFGABEN 72
4.2 MECHANISCHE WELLEN 72
4.2.1 FORTSCHREITENDE WELLEN 72
4.2.2 INTERFERENZ VON WELLEN 74
4.2.3 STEHENDE WELLEN, EIGENSCHWINGUNGEN VON SEILEN
UND LUFTSAEULEN 75
4.2.4 INTERFERENZ UND BEUGUNG VON OBERFLAECHENWELLEN 78
4.2.5 KUGELWELLEN IM RAUM 80
AUFGABEN 80
4.3 AKUSTIK 81
4.3.1 SCHALLSTAERKE, SCHALLDRUCK 81
4.3.2 GEHOEREMPFINDUNGEN 82
4.3.3 AUSBREITUNG VON SCHALLWELLEN 83
4.3.4 ULTRASCHALL 86
AUFGABEN 86
5 WAERMELEHRE 87
5.1 THERMOMETRIE, WAERMEAUSDEHNUNG, IDEALES GAS 87
5.1.1 TEMPERATURSKALA 87
5.1.2 PRAKTISCHE TEMPERATURMESSUNG 88
5.1.3 WAERMEAUSDEHNUNG 89
5.1.4 THERMISCHE ZUSTANDSGIEICHUNG DES IDEALEN GASES 90
AUFGABEN 92
5.2 WAERME UND ARBEIT 92
5.2.1 WAERMEMENGE, ERSTER HAUPTSATZ DER WAERMELEHRE 92
5.2.2 WAERMEKAPAZITAET, KALORIMETRIE 93
5.2.3 SPEZIFISCHE WAERMEKAPAZITAETEN UND ENERGIEINHALT
VON GASEN 95
5.2.4 ISOTHERME UND ADIABATISCHE KOMPRESSION VON GASEN . 96
5.2.5 CAMOT'SCHER KREISPROZESS 96
5.2.6 ZWEITER HAUPTSATZ DER WAERMELEHRE, ENTROPIE 98
AUFGABEN 99
5.3 WAERME ALS UNGEORDNETE MOLEKULARBEWEGUNG 100
5.3.1 IDEALE GASE, DRUCKFORMEL, BOLTZMANN-BEZIEHUNG 100
5.3.2 KINETISCHE WAERMETHEORIE 101
5.3.3 BROWN'SCHE BEWEGUNG 103
5.3.4 MAXWELL'SEHE GESCHWINDIGKEITSVERTEILUNG 104
5.3.5 DIFFUSION 105
5.3.6 OSMOTISCHER DRUCK 106
AUFGABEN 107
5.4 AENDERUNGEN DES AGGREGATZUSTANDES 107
5.4.1 SCHMELZEN, SCHMELZPUNKT, SCHMELZWAERME 107
5.4.2 FLUESSIGE MISCHUNGEN UND LOESUNGEN 108
X
INHALTSVERZEICHNIS
5.4.3 VERDAMPFUNG, SAETTIGUNGSDRUCK, SIEDEN 109
5.4.4 SUBLIMATION, TRIPELPUNKT 112
5.4.5 FEUCHTIGKEIT DER LUFT, ABSORPTION VON LUFT IN WASSER . . . .112
5.4.6 ISOTHERME VERFLUESSIGUNG VON REALEN GASEN 113
5.4.7 TIEFE TEMPERATUREN 115
AUFGABEN 116
5.5 WAERMEUEBERTRAGUNG 117
5.5.1 WAERMELEITUNG 117
5.5.2 KONVEKTION 118
5.5.3 WAERMESTRAHLUNG 119
AUFGABEN 119
6 ELEKTRIZITAETSLEHRE 121
6.1 ELEKTRISCHE GLEICHSTROEME 121
6.1.1 ELEKTRISCHE SPANNUNG UND STROMSTAERKE 121
6.1.2 OHM'SCHES GESETZ 123
6.1.3 STROMVERZWEIGUNG 124
6.1.4 SCHALTUNGEN UND MESSMETHODEN 125
AUFGABEN 127
6.2 DAS ELEKTRISCHE FELD 128
6.2.1 ELEKTROMETER 128
6.2.2 LADUNG UND SPANNUNG, INFLUENZ 128
6.2.3 ELEKTRISCHE FELDSTAERKE 130
6.2.4 ELEKTRISCHE VERSCHIEBUNG 132
6.2.5 KAPAZITAET EINES KONDENSATORS 133
6.2.6 KUGELKONDENSATOR, COULOMB'SCHES GESETZ 135
6.2.7 ELEKTRISCHE LADUNGEN IN DER MATERIE 136
6.2.8 MATERIE IM ELEKTRISCHEN FELDE, DIELEKTRISCHE EIGENSCHAFTEN
DER MOLEKUELE 137
AUFGABEN 139
6.3 ELEKTRISCHE LEITUNGSVORGAENGE IN FLUESSIGKEITEN UND FESTKOERPERN . . .
140
6.3.1 ELEKTRISCHE ENERGIE UND STROMWAERME 140
6.3.2 ELEKTROLYTISCHE DISSOZIATION, IONENLEITUNG 141
6.3.3 FARADAY'SCHE GESETZE DER ELEKTROLYSE 143
6.3.4 IONENWANDERUNG UND OHM'SCHES GESETZ 143
6.3.5 ELEKTRONENLEITUNG DER METALLE 144
6.3.6 HALBLEITER 145
6.3.7 TRANSISTOR 147
AUFGABEN 147
6.4 HERSTELLUNG ELEKTRISCHER SPANNUNGEN DURCH LADUNGSTRENNUNG . . . .148
6.4.1 PRINZIPIELLES 148
6.4.2 LOESUNGSDRUCK, GALVANISCHE ELEMENTE 148
6.4.3 ELEKTROLYTISCHE POLARISATION, AKKUMULATOR 150
6.4.4 DIFFUSIONS-UND MEMBRANSPANNUNGEN 151
6.4.5 KONTAKTSPANNUNGEN 152.
6.4.6 ELEKTROKINETISCHE VORGAENGE 153
6.4.7 THERMOSPANNUNGEN 154
AUFGABEN 155
INHALTSVERZEICHNIS XI
6.5 ELEKTRIZITAETSLEITUNG IN GASEN UND IM VAKUUM 155
6.5.1 UNSELBSTSTAENDIGE LEITUNG 155
6.5.2 ELEKTRONENAUSTRITT AUS METALLEN 156
6.5.3 TRIODE 157
6.5.4 ELEKTRONENSTRAHLEN, BRAUN'SCHE ROEHRE, OSZILLOGRAPH . 158
6.5.5 GLIMMENTLADUNG 160
6.5.6 ELEKTRIZITAETSLEITUNG BEI HOEHEREN DRUECKEN 162
AUFGABEN 163
6.6 DAS MAGNETISCHE FELD 164
6.6.1 MAGNETISCHE GRUNDEIGENSCHAFTEN 164
6.6.2 MAGNETFELD EINES STROMES 165
6.6.3 KRAFTWIRKUNGEN AUF STROEME IM MAGNETFELD 167
6.6.4 ANWENDUNG DER MAGNETISCHEN KRAFT
BEI MESSINSTRUMENTEN 170
6.6.5 GRUNDTATSACHEN DER ELEKTROMAGNETISCHEN INDUKTION 171
6.6.6 DAS INDUKTIONSGESETZ 172
6.6.7 INDUKTIONSSTROEME, WIRBELSTROEME 174
6.6.8 GEGENSEITIGE INDUKTION UND SELBSTINDUKTION 175
6.6.9 MAGNETISCHE EIGENSCHAFTEN DER STOFFE 176
AUFGABEN 179
6.7 WECHSELSPANNUNGEN UND WECHSELSTROEME 179
6.7.1 WECHSELSTROMKREIS MIT OHM'SCHEM WIDERSTAND 179
6.7.2 INDUKTIVER UND KAPAZITIVER WIDERSTAND 181
6.7.3 TRANSFORMATOR 183
6.7.4 STARKSTROMMASCHINEN 184
6.7.5 ELEKTROAKUSTISCHE GERAETE 186
AUFGABEN 187
6.8 HOCHFREQUENTE SCHWINGUNGEN UND WELLEN 188
6.8.1 ELEKTRISCHER SCHWINGKREIS 188
6.8.2 ERZEUGUNG VON HOCHFREQUENTEN SCHWINGUNGEN 189
6.8.3 WELLEN AUF LEITUNGEN 190
6.8.4 ELEKTROMAGNETISCHE WELLEN IM FREIEN RAUM 191
6.8.5 ELEKTRISCHER STRAHLUNGSDIPOL 194
6.8.6 ANWENDUNG ELEKTROMAGNETISCHER SCHWINGUNGEN
UND WELLEN 194
AUFGABEN 196
7 OPTIK UND ALLGEMEINE
STRAHLUNGSLEHRE 197
7.1 DIE NATUR DES LICHTES UND DIE GRUNDGESETZE DER LICHTAUSBREITUNG . .
197
7.1.1 DIE NATUR DES LICHTES 197
7.1.2 GRUNDLAGEN DER GEOMETRISCHEN OPTIK 197
7.1.3 LICHTGESCHWINDIGKEIT 199
7.1.4 REFLEXION DES LICHTES 200
7.1.5 BRECHUNG DES LICHTES 201
7.1.6 TOTALREFLEXION 202
7.1.7 DISPERSION 203
7.1.8 FARBEN 204
AUFGABEN 205
XII
INHALTSVERZEICHNIS
7.2 OPTISCHE ABBILDUNGEN 205
7.2.1 SPHAERISCHE SPIEGEL 205
7.2.2 ABBILDUNG DURCH DUENNE LINSEN 207
7.2.3 BRECHKRAFT VON LINSEN UND LINSENSYSTEMEN 210
7.2.4 DICKE LINSEN 211
7.2.5 ABBILDUNG DURCH EINE EINZIGE KUGELFLAECHE 212
7.2.6 ABBILDUNGSFEHLER 213
AUFGABEN 214
7.3 OPTISCHEINSTRUMENTE 215
7.3.1 VORBEMERKUNG UEBER DEN EINFLUSS DER BEUGUNG
UND UEBER DIE BUENDELBEGRENZUNG DURCH BLENDEN 215
7.3.2 PHOTOAPPARAT 216
7.3.3 PROJEKTOR 217
7.3.4 DAS AUGE ALS OPTISCHES SYSTEM 217
7.3.5 DIE LUPE 219
7.3.6 DAS MIKROSKOP 220
7.3.7 DAS FEMROHR 224
7.3.8 SPEKTROMETER 226
AUFGABEN 226
7.4 WELLENOPTIK 226
7.4.1 INTERFERENZVERSUCHE MIT KOHAERENTEM LICHT 226
7.4.2 FARBEN DUENNER BLAETTCHEN, NEWTON'SCHE RINGE 228
7.4.3 BEUGUNG AM GITTER 229
7.4.4 BEUGUNG AN KLEINEN OEFFNUNGEN UND HINDERNISSEN 231
7.4.5 LINEAR POLARISIERTES LICHT 235
7.4.6 POLARISATION DURCH REFLEXION UND STREUUNG 236
7.4.7 DOPPELBRECHUNG 238
7.4.8 DREHUNG DER POLARISATIONSEBENE, OPTISCHE AKTIVITAET 240
7.4.9 ELLIPTISCH POLARISIERTES LICHT 241
AUFGABEN 242
7.5 ELEKTROMAGNETISCHES SPEKTRUM 242
7.5.1 UEBERSICHT UEBER DAS GESAMTE SPEKTRUM 242
7.5.2 INFRAROTES LICHT (IR) 244
7.5.3 GESETZE DER TEMPERATURSTRAHLUNG 244
7.5.4 STRAHLUNGSLEISTUNG, PHOTOMETRIE 246
7.5.5 FLUORESZENZ UND PHOSPHORESZENZ 248
7.5.6 ULTRAVIOLETTES LICHT (UV) 249
7.5.7 ROENTGENSTRAHLUNG 250
7.5.8 ROENTGENINTERFERENZEN AN KRISTALLEN 253
AUFGABEN 255
7.6 KORPUSKULAREIGENSCHAFTEN DES LICHTES 255
7.6.1 DER LICHTELEKTRISCHE EFFEKT, PHOTOEFFEKT 255
7.6.2 DAS PHOTON 256
7.6.3 IONISATION DURCH ROENTGENSTRAHLEN, STRAHLUNGSDOSIS 258
7.6.4 LASER 260
7.6.5 DUALISMUS VON KORPUSKEL UND WELLE 261
AUFGABEN 263
INHALTSVERZEICHNIS XIII
8 GRUNDZUEGE DER ATOM- UND MOLEKUELPHYSIK 265
8.1 DIE SPEKTREN UND DIE ELEKTRONENHUELLE DER ATOME 265
8.1.1 EMISSIONS- UND ABSORPTIONSSPEKTREN 265
8.1.2 LINIENSPEKTREN DER ATOME 266
8.1.3 ATOMBAU UND PERIODISCHES SYSTEM DER ELEMENTE 268
8.1.4 ROENTGENSPEKTREN 269
8.1.5 DAS ATOM IN WELLENMECHANISCHER DARSTELLUNG 271
AUFGABEN 272
8.2 MOLEKUELSPEKTREN 272
8.2.1 ROTATIONSSPEKTREN 273
8.2.2 MOLEKUELSCHWINGUNGEN 276
8.2.3 ROTATIONSSCHWINGUNGSSPEKTREN 278
8.2.4 ELEKTRONENUEBERGAENGE, BANDENSPEKTREN 279
8.2.5 RAMAN-STREUUNG 281
AUFGABEN 282
8.3 DER ATOMKERN UND SEINE UMWANDLUNGEN 282
8.3.1 AUFBAU DER ATOMKERNE 282
8.3.2 NATUERLICHE RADIOAKTIVITAET, NEBELKAMMER, ZAEHLROHR 284
8.3.3 DER RADIOAKTIVE ZERFALL 286
8.3.4 PAARBILDUNG, MASSENDEFEKT DER KERNE 288
8.3.5 KERNREAKTIONEN UND KUENSTLICHE RADIOAKTIVITAET 290
8.3.6 KERNSPALTUNG, TRANSURANE 293
8.3.7 KERNREAKTOR, NEUTRONEN 295
8.3.8 TEILCHENBESCHLEUNIGER 297
8.3.9 ELEMENTARTEILCHEN 298
AUFGABEN 301
8.4 EINIGES ZUR RELATIVITAETSTHEORIE 301
8.4.1 DAS RELATIVITAETSPRINZIP 301
8.4.2 RAUM UND ZEIT 303
8.4.3 MASSE UND ENERGIE 306
8.4.4 PHOTON IM HOMOGENEN SCHWEREFELD 307
8.4.5 ZUR ALLGEMEINEN RELATIVITAETSTHEORIE 309
AUFGABEN 310
ANHANG 313
WICHTIGE KONSTANTEN DER PHYSIK 313
BASISGROESSEN UND -EINHEITEN DES INTERNATIONALEN EINHEITENSYSTEMS
(SI: SYSTEME INTERNATIONAL D'UNITES) 314
ERGAENZENDE SI-EINHEITEN 314
ABGELEITETE SI-EINHEITEN,
FUER DIE BESONDERE BEZEICHNUNGEN EINGEFUEHRT WORDEN SIND 314
PERIODISCHES SYSTEM DER ELEMENTE 315
LOESUNGEN DER AUFGABEN 316
SACHVERZEICHNIS 325 |
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