Availability: Physik für Ingenieure

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Title:	Physik für Ingenieure
From:	Ekbert Hering ; Rolf Martin ; Martin Stohrer
Person:	Hering, Ekbert 1943- Verfasser aut Martin, Rolf Stohrer, Martin 1943-2008
Main Authors:	Hering, Ekbert 1943- (Author), Martin, Rolf (Author), Stohrer, Martin 1943-2008 (Author)
Format:	Book
Language:	German
Published:	Düsseldorf VDI-Verl. 1989
Edition:	3., verb. Aufl.
Subjects:	Physik Lehrbuch Ingenieur Angewandte Physik Akustik Optik Elektrizität Ingenieurwissenschaften Thermodynamik Mechanik Festkörperphysik Einführung
Online Access:	http://bvbr.bib-bvb.de:8991/F?func=service&doc_library=BVB01&local_base=BVB01&doc_number=001215351&sequence=000001&line_number=0001&func_code=DB_RECORDS&service_type=MEDIA
Physical Description:	XXIII, 730 S. Ill., zahlr. graph. Darst.
ISBN:	3184009165

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adam_text	PHYSIK FUER INGENIEURE PROF. DR. DR. EKBERT HERING PROF. DR. ROLF MARTIN PROF. DR. MARTIN STOHRER DRITTE, VERBESSERTE AUFLAGE VDI-VERLAG GMBH J^GJ VERLAG DES VEREINS DEUTSCHER INGENIEURE * DUESSELDORF INHALT VERWENDETE PHYSIKALISCHE SYMBOLE XIX 1. EINFUEHRUNG 1 1.1. PHYSIKALISCHER ERKENNTNISPROZESS 1 1.2. BEREICHE DER PHYSIKALISCHEN ERKENNTNIS 2 1.3. PHYSIKALISCHE GROESSEN 5 1.3.1. DEFINITION UND MASSEINHEIT 5 1.3.2. MESSGENAUIGKEIT 9 1.3.3. FEHLERFORTPFLANZUNG 13 1.3.4. KURVENANPASSUNG 13 1.3.5. AUSGLEICHSGERADENKONSTRUKTION 15 1.3.6. KORRELATIONSANALYSE 16 2. MECHANIK 19 2.1. EINFUEHRUNG 19 2.2. KINEMATIK DES PUNKTES 19 2.2.1. EINDIMENSIONALE KINEMATIK 19 2.2.1.1. GESCHWINDIGKEIT 19 2.2.1.2. BESCHLEUNIGUNG . 22 2.2.1.3. EINFACHE SPEZIALFAELLE 24 2.2.2. DREIDIMENSIONALE KINEMATIK 25 2.2.2.1. ORTSVEKTOR UND BAHNKURVE 25 2.2.2.2. GESCHWINDIGKEITSVEKTOR 25 2.2.2.3. BESCHLEUNIGUNGSVEKTOR 26 2.2.3. KREISBEWEGUNGEN 28 2.3. GRUNDGESETZE DER KLASSISCHEN MECHANIK 31 2.3.1. KONZEPT DER KLASSISCHEN DYNAMIK 31 2.3.2. DIE NEWTONSCHEN AXIOME 31 2.3.3. MASSE 32 2.3.4. KRAFT 33 2.4. DYNAMIK IN BEWEGTEN BEZUGSSYSTEMEN 37 2.4.1. RELATIV ZUEINANDER GERADLINIG BEWEGTE BEZUGSSYSTEME 37 2.4.2. GLEICHFOERMIG ROTIERENDE BEZUGSSYSTEME 39 2.5. IMPULS 42 2.5.1. IMPULS EINES MATERIELLEN PUNKTES 42 2.5.2. IMPULS EINES SYSTEMS MATERIELLER PUNKTE 43 2.5.2.1. IMPULSSATZ 44 2.5.2.2. MASSENMITTELPUNKT UND SCHWERPUNKTSATZ 44 2.5.2.3. IMPULSERHALTUNGSSATZ 45 2.5.3. RAKETENGLEICHUNG 45 X INHALT 2.6. ARBEIT UND ENERGIE 47 2.6.1. ARBEIT 47 2.6.2. LEISTUNG, WIRKUNGSGRAD 50 2.6.3. ENERGIE 51 2.6.4. ENERGIEERHALTUNGSSATZ 51 2.7. STOSSPROZESSE 52 2.7.1. UEBERSICHT UND GRUNDBEGRIFFE 52 2.7.2. GERADER, ZENTRALER, ELASTISCHER STOSS 53 2.7.3. GERADER, ZENTRALER, INELASTISCHER STOSS 55 2.7.4. SCHIEFE, ZENTRALE STOESSE 56 2.7.4.1. ELASTISCHE STOESSE 56 2.7.4.2. INELASTISCHE STOESSE 57 2.8. DREHBEWEGUNGEN 58 2.8.1. DREHMOMENT 58 2.8.2. NEWTONSCHES AKTIONSGESETZ DER DREHBEWEGUNG 59 2.8.2.1. DREHIMPULS EINES MATERIELLEN PUNKTES 59 2.8.2.2. DYNAMISCHES GRUNDGESETZ DER ROTATION 59 2.8.3. ARBEIT, LEISTUNG UND ENERGIE BEI DER DREHBEWEGUNG 60 2.8.4. DREHBEWEGUNGEN VON SYSTEMEN MATERIELLER PUNKTE 61 2.8.4.1. DREHIMPULSSATZ 61 2.8.4.2. DREHIMPULSERHALTUNGSSATZ 61 2.8.4.3. ENERGIEERHALTUNGSSATZ 63 2.8.5. ANALOGIE TRANSLATION UND ROTATION 63 2.9. MECHANIK STARRER KOERPER 63 2.9.1. FREIHEITSGRADE UND KINEMATIK 64 2.9.2. KRAEFTE AM STARREN KOERPER 65 2.9.3. SCHWERPUNKTE UND POTENTIELLE ENERGIE EINES STARREN KOERPERS 67 2.9.4. KINETISCHE ENERGIE EINES STARREN KOERPERS 68 2.9.5. MASSENTRAEGHEITSMOMENTE STARRER KOERPER 70 2.9.6. KREISEL 74 2.10. GRAVITATION 79 2.10.1. BEOBACHTUNGEN 79 2.10.2. NEWTONSCHES GRAVITATIONSGESETZ 81 2.10.3. HUBARBEIT UND POTENTIELLE ENERGIE 83 2.11. MECHANIK DEFORMIERBARER KOERPER 84 2.11.1. DEFORMIERBARER FESTER KOERPER 84 2.11.1.1. ELASTISCHE VERFORMUNG 85 2.11.1.2. PLASTISCHE VERFORMUNG 92 2.11.1.3. HAERTE FESTER KOERPER 94 2.11.2. RUHENDE FLUESSIGKEITEN (HYDROSTATIK) UND GASE (AEROSTATIK) 96 2.11.2.1. DRUCK 96 2.11.2.2. KOMPRESSIBILITAET 98 2.11.2.3. RAUMAUSDEHNUNGSKOEFFIZIENT 99 2.11.2.4. SCHWEREDRUCK 100 2.11.2.5. AUFTRIEB 102 2.11.2.6. GRENZFLAECHENEFFEKTE 104 2.11.3. STROEMENDE FLUESSIGKEITEN (HYDRODYNAMIK) UND GASE (AERODYNAMIK) . . 107 2.11.3.1. STROEMUNGSFELD 107 INHALT XI 2.11.3.2. GRUNDGLEICHUNGEN IDEALER (REIBUNGSFREIER) STROEMUNGEN 109 2.11.3.3. STROEMUNGEN REALER FLUESSIGKEITEN UND GASE 120 2.11.3.4. ANWENDUNGEN 133 3. THERMODYNAMIK 140 3.1. GRUNDLAGEN 140 3.1.1. EINFUEHRUNG 140 3.1.2. THERMODYNAMISCHE GRUNDBEGRIFFE 140 3.1.3. TEMPERATUR 143 3.1.4. THERMISCHE AUSDEHNUNG 147 3.1.5. ALLGEMEINE ZUSTANDSGIEICHUNG IDEALER GASE 149 3.2. KINETISCHE GASTHEORIE 151 3.2.1. GASDRUCK 151 3.2.2. THERMISCHE ENERGIE UND TEMPERATUR 153 3.2.3. GESCHWINDIGKEITSVERTEILUNG DER GASMOLEKUELE 154 3.3. HAUPTSAETZE DER THERMODYNAMIK 156 3.3.1. WAERME 156 3.3.2. ERSTER HAUPTSATZ DER THERMODYNAMIK 159 3.3.3. BERECHNUNG DER WAERMEKAPAZITAETEN 162 3.3.4. SPEZIELLE ZUSTANDSAENDERUNGEN IDEALER GASE 165 3.3.4.1. ISOTHERME ZUSTANDSAENDERUNG 165 3.3.4.2. ISOCHORE ZUSTANDSAENDERUNG 166 3.3.4.3. ISOBARE ZUSTANDSAENDERUNG 167 3.3.4.4. ISENTROPE ZUSTANDSAENDERUNG 167 3.3.4.5. POLYTROPE ZUSTANDSAENDERUNG 169 3.3.5. KREISPROZESSE : 171 3.3.5.1. CARNOTSCHER KREISPROZESS . 172 3.3.5.2. TECHNISCHE KREISPROZESSE 176 3.3.6. ZWEITER HAUPTSATZ DER THERMODYNAMIK 180 3.3.6.1. REVERSIBLE UND IRREVERSIBLE PROZESSE 180 3.3.6.2. FORMULIERUNGEN DES ZWEITEN HAUPTSATZES 181 3.3.6.3. ENTROPIE 182 3.3.6.4. STATISTISCHE DEUTUNG DER ENTROPIE 185 3.3.7. THERMODYNAMISCHE POTENTIALE 187 3.3.8. DRITTER HAUPTSATZ DER THERMODYNAMIK 188 3.4. ZUSTANDSAENDERUNGEN REALER GASE 189 3.4.1. VAN-DER-WAALSSCHE ZUSTANDSGIEICHUNG 190 3.4.2. GASVERFLUESSIGUNG (JOULE-THOMSON-EFFEKT) 192 3.4.3. PHASENUMWANDLUNGEN 193 3.4.3.1. THERMODYNAMISCHES GLEICHGEWICHT 195 3.4.3.2. GLEICHGEWICHT ZWISCHEN FLUESSIGER UND GASFOERMIGER PHASE 196 3.4.3.3. GLEICHGEWICHT ZWISCHEN FESTER UND FLUESSIGER PHASE 198 3.4.3.4. KOEXISTENZ DREIER PHASEN 198 3.4.4. DAEMPFE UND LUFTFEUCHTIGKEIT 199 3.5. WAERMEUEBERTRAGUNG 203 3.5.1. WAERMELEITUNG 204 3.5.2. KONVEKTION 208 XII INHALT 3.5.3. WAERMESTRAHLUNG 214 3.5.4. WAERMEDURCHGANG 217 4. ELEKTRIZITAET UND MAGNETISMUS 220 4.1. PHYSIKALISCHE GESETZE UND DEFINITIONEN 221 4.1.1. LADUNG 221 4.1.2. STROMSTAERKE 223 4.1.3. SPANNUNG 224 4.1.4. WIDERSTAND UND LEITWERT 225 4.1.5. OHMSCHES GESETZ 228 4.1.6. KIRCHHOFFSCHE REGELN IM VERZWEIGTEN STROMKREIS 228 4.1.7. SCHALTUNG VON WIDERSTAENDEN 230 4.1.8. MESSBEREICHSERWEITERUNG 232 4.1.9. AUSGEWAEHLTE MESSANORDNUNGEN 234 4.1.10. KLEMMENSPANNUNG UND INNERER WIDERSTAND 235 4.1.11. SCHALTUNG VON SPANNUNGSQUELLEN 236 4.1.12. ELEKTRISCHE LEISTUNG UND ELEKTRISCHE ARBEIT 238 4.2. LADUNGSTRANSPORT IN FLUESSIGKEITEN UND GASEN 240 4.2.1. LADUNGSTRANSPORT IN FLUESSIGKEITEN 240 4.2.1.1. DISSOZIATION UND ELEKTROLYSE^ 240 4.2.1.2. FARADAYSCHE GESETZE . » 241 4.2.1.3. ELEKTROCHEMISCHE SPANNUNGSQUELLEN 243 4.2.1.4. ELEKTROKINETISCHE VORGAENGE 248 4.2.2. LADUNGSTRANSPORT IM VAKUUM UND IN GASEN 250 4.2.2.1. LADUNGSTRANSPORT IM VAKUUM 250 4.2.2.2. LADUNGSTRANSPORT IN GASEN 251 4.2.3. PLASMASTROEME , 256 4.3. ELEKTRISCHES FELD 257 4.3.1. ALLGEMEINER FELDBEGRIFF 257 4.3.2. BESCHREIBUNG DES ELEKTRISCHEN FELDES 258 4.3.3. ELEKTRISCHE FELDSTAERKE UND KRAFT 259 4.3.4. ELEKTRISCHE FELDSTAERKE UND ELEKTROSTATISCHES POTENTIAL 260 4.3.5. BEWEGUNG GELADENER TEILCHEN IM ELEKTRISCHEN FELD 264 4.3.5.1. GRUNDLEGENDE BETRACHTUNGEN 264 4.3.5.2. BEWEGUNG EINES GELADENEN TEILCHENS QUER ZUM ELEKTRISCHEN FELD . . . . 266 4.3.5.3. BEWEGUNG EINES GELADENEN TEILCHENS PARALLEL ZUM ELEKTRISCHEN FELD . . . 267 4.3.5.4. ELEKTRONENSTRAHL-OSZILLOSKOP 267 4.3.5.5. BEWEGUNG ELEKTRISCH GELADENER KOERPER IN EINER FLUESSIGKEIT UND IM ELEKTRISCHEN FELD 268 4.3R6. LEITER IM ELEKTRISCHEN FELD 269 4.3.6.1. ELEKTRISCHE INFLUENZ, ELEKTRISCHE VERSCHIEBUNGSDICHTE UND ELEKTRISCHE FELDSTAERKE 269. 4.3.6.2. KONDENSATOR UND KAPAZITAET 272 4.3.7. NICHTLEITER IM ELEKTRISCHEN FELD, ELEKTRISCHE POLARISATION UND PERMITTIVITAETSZAHL 276 4.3.8. ENERGIEINHALT DES ELEKTRISCHEN FELDES 285 4.4. MAGNETISCHES FELD 286 4.4.1. BESCHREIBUNG DES MAGNETISCHEN FELDES 286 INHALT XIII 4.4.2. MAGNETISCHE FELDSTAERKE UND DURCHFLUTUNGSGESETZ 287 4.4.3. MAGNETISCHE FLUSSDICHTE UND KRAFTWIRKUNGEN IM MAGNETFELD 292 4.4.3.1. MAGNETISCHER FLUSS, MAGNETISCHE FLUSSDICHTE UND MAGNETISCHES MOMENT . 292 4.4.3.2. KRAFTWIRKUNGEN IM MAGNETFELD 293 4.4.4. MATERIE IM MAGNETFELD 300 4.4.4.1. GRUNDBEGRIFFE 300 4.4.4.2. STOFFMAGNETISMUS 301 4.4.4.3. MAGNETISCHE WERKSTOFFE 306 4.5. INSTATIONAERE FELDER 312 4.5.1. ELEKTROMAGNETISCHE INDUKTION 312 4.5.1.1. INDUKTIONSGESETZ 312 4.5.1.2. INDUKTIONSVORGAENGE 313 4.5.1.3. SELBSTINDUKTION 316 4.5.1.4. ENERGIE DES MAGNETISCHEN FELDES 317 4.5.2. PERIODISCHE FELDER (WECHSELSTROMKREIS) 318 4.5.2.1. GRUNDLAGEN DES WECHSELSTROMKREISES 319 4.5.2.2. BAUELEMENTE IM WECHSELSTROMKREIS 320 4.5.2.3. REIHENSCHALTUNG VON BAUELEMENTEN IM WECHSELSTROMKREIS 320 4.5.2.4. PARALLELSCHALTUNG VON BAUELEMENTEN IM WECHSELSTROMKREIS 323 4.5.2.5. LEISTUNG IM WECHSELSTROMKREIS 323 4.5.2.6. DREHSTROM 326 4.5.2.7. TRANSFORMATION VON WECHSELSTROEMEN 327 4.5.2.8. ELEKTRISCHE MASCHINEN 328 4.5.3. EIN-UND AUSSCHALTVORGAENGE IN STROMKREISEN 331 4.5.3.1. EIN-UND AUSSCHALTEN MIT EINEM KONDENSATOR 331 4.5.3.2. EIN- UND AUSSCHALTEN MIT EINER INDUKTIVITAET 332 4.5.4. MESSGERAETE 334 4.5.5. ZUSAMMENHANG ELEKTRISCHER UND MAGNETISCHER GROESSEN 338 4.5.5.1. VERGLEICH ELEKTRISCHER UND MAGNETISCHER GROESSEN 338 4.5.5.2. MAXWELLSCHE GLEICHUNGEN 340 5. SCHWINGUNGEN UND WELLEN 343 5.1. SCHWINGUNGEN 343 5.1.1. PHYSIKALISCHE GRUNDLAGEN SCHWINGUNGSFAEHIGER SYSTEME 343 5.1.2. FREIE HARMONISCHE SCHWINGUNG 347 5.1.2.1. DIFFERENTIALGLEICHUNG DES UNGEDAEMPFTEN FEDER-MASSE-SYSTEMS 347 5.1.2.2. ALLGEMEINE DIFFERENTIALGLEICHUNG DER FREIEN, UNGEDAEMPFTEN HARMONISCHEN SCHWINGUNG 349 5.1.2.3. DIFFERENTIALGLEICHUNGEN UND LOESUNGEN SPEZIELLER MECHANISCHER SCHWINGUNGSSYSTEME 350 5.1.2.4. GESAMTENERGIE DER FREIEN, UNGEDAEMPFTEN SCHWINGUNG 354 5.1.2.5. ELEKTROMAGNETISCHE SCHWINGUNG 355 5.1.2.6. FREIE GEDAEMPFTE SCHWINGUNG 358 5.1.2.7. GEDAEMPFTE ELEKTROMAGNETISCHE SCHWINGUNG 363 5.1.3. ERZWUNGENE SCHWINGUNG 365 5.1.3.1. DIFFERENTIALGLEICHUNG DER ERZWUNGENEN SCHWINGUNG 365 5.1.3.2. LOESUNG DER DIFFERENTIALGLEICHUNG DER ERZWUNGENEN GEDAEMPFTEN SCHWINGUNG 365 5.1.3.3. AMPLITUDENRESONANZFUNKTION 367 5.1.3.4. PHASENRESONANZFUNKTION 369 XIV INHALT 5.1.4. UEBERLAGERUNG VON SCHWINGUNGEN 370 5.1.4.1. UEBERLAGERUNG HARMONISCHER SCHWINGUNGEN GLEICHER RAUMRICHTUNG UND GLEICHER FREQUENZ 370 5.1.4.2. UEBERLAGERUNG HARMONISCHER SCHWINGUNGEN GLEICHER RAUMRICHTUNG MIT GERINGEN FREQUENZUNTERSCHIEDEN (SCHWEBUNG) 372 5.1.4.3. UEBERLAGERUNG HARMONISCHER SCHWINGUNGEN GLEICHER RAUMRICHTUNG MIT GANZZAHLIGEN FREQUENZVERHAELTNISSEN (FOURIER-ANALYSE) 373 5.1.4.4. UEBERLAGERUNG HARMONISCHER SCHWINGUNGEN MIT GANZZAHLIGEM FREQUENZVERHAELTNIS, DIE SENKRECHT ZUEINANDER STEHEN (LISSAJOUS-FIGUREN) . 376 5.1.5. SCHWINGUNGEN MIT MEHREREN FREIHEITSGRADEN (GEKOPPELTES SCHWINGUNGSSYSTEM) 378 5.1.6. NICHTLINEARE SCHWINGUNGEN 381 5.1.7. PARAMETRISCH ERREGTE SCHWINGUNGEN 382 5.2. WELLEN ./. 382 5.2.1. PHYSIKALISCHE GRUNDLAGEN DER WELLENAUSBREITUNG 382 5.2.2. HARMONISCHE WELLEN 386 5.2.2.1. MATHEMATISCHE BESCHREIBUNG HARMONISCHER WELLEN 386 5.2.2.2. ENERGIETRANSPORT 386 5.2.2.3. PHASENGESCHWINDIGKEIT 387 5.2.3. DOPPLER-EFFEKT 390 5.2.4. INTERFERENZ 392 5.2.4.1. UEBERLAGERUNG VON WELLEN GLEICHER FREQUENZ 392 5.2.4.2. STEHENDE WELLEN 394 5.2.4.3. BEUGUNG 397 5.2.4.4. UEBERLAGERUNG VON WELLEN UNTERSCHIEDLICHER FREQUENZ 399 6. OPTIK 402 6.1. EINFUEHRUNG 402 6.2. GEOMETRISCHE OPTIK 403 6.2.1. LICHTSTRAHLEN 403 6.2.2. REFLEXION DES LICHTES 404 6.2.2.1. REFLEXION AN EBENEN FLAECHEN 404 6.2.2.2. REFLEXION AN GEKRUEMMTEN FLAECHEN 405 6.2.3. BRECHUNG DES LICHTES 409 6.2.3.1. BRECHUNG AN EBENEN GRENZFLAECHEN 409 6.2.3.2. BRECHUNG AN EINEM PRISMA 413 6.2.3.3. BRECHUNG AN KUGELFLAECHEN 416 6.2.4. ABBILDUNG DURCH LINSEN 418 6.2.4.1. DUENNE LINSEN 418 6.2.4.2. DICKE LINSEN 422 6.2.4.3. LINSENSYSTEME 424 6.2.5. BLENDEN IM STRAHLENGANG 425 6.2.6. ABBILDUNGSFEHLER 426 6.2.7. OPTISCHE INSTRUMENTE 426 6.2.7.1. DAS MENSCHLICHE AUGE 426 6.2.7.2. LUPE 429 6.2.7.3. MIKROSKOP 430 6.2.7.4. FERNROHR 431 6.2.7.5. PHOTOAPPARAT 434 INHALT XV PHOTOMETRIE 435 6.3.1. EINFUEHRUNG 435 6.3.2. STRAHLUNGSPHYSIKALISCHE GROESSEN 436 6.3.3. LICHTTECHNISCHE GROESSEN 441 WELLENOPTIK 444 6.4.1. INTERFERENZ UND BEUGUNG 444 6.4.1.1. KOHAERENZ 444 6.4.1.2. INTERFERENZEN AN DUENNEN SCHICHTEN 446 6.4.1^3. INTERFEROMETER 450 6.4.1.4. BEUGUNG AM SPALT 452 6.4.1.5. AUFLOESUNGSVERMOEGEN OPTISCHER INSTRUMENTE 455 6.4.1.6. BEUGUNG AM GITTER 456 6.4.1.7. SPEKTRALAPPARATE 459 6.4.1.8. ROENTGENBEUGUNG AN KRISTALLGITTERN 462 6.4.1.9. HOLOGRAPHIE 465 6.4.2. POLARISATION DES LICHTES 468 6.4.2.1. EINFUEHRUNG 468 6.4.2.2. ERZEUGUNG VON POLARISIERTEM LICHT 470 6.4.2.3. TECHNISCHE ANWENDUNGEN DER DOPPELBRECHUNG 473 6.4.2.4. OPTISCHE AKTIVITAET 475 QUANTENOPTIK 477 6.5.1. LICHTQUANTEN 477 6.5.1.1. LICHTELEKTRISCHER EFFEKT 477 6.5.1.2. COMPTON-EFFEKT 479 6.5.2. DUALISMUS TEILCHEN-WELLE 481 6.5.3. WAERMESTRAHLUNG 482 6.5.4. LASER 483 6.5.5. MATERIEWELLEN 486 6.5.5.1. DE-BROGLIE-BEZIEHUNG 486 6.5.5.2. HEISENBERGSCHE UNSCHAERFERELATION 488 AKUSTIK 490 EINFUEHRUNG 490 SCHALLWELLEN 490 7.2.1. SCHALLAUSBREITUNG 490 7.2.2. SCHALLWANDLER 495 7.2.3. SCHALLWELLEN AN GRENZFLAECHEN 499 SCHALLEMPFINDUNG 504 7.3.1. PHYSIOLOGISCHE AKUSTIK 504 7.3.2. MUSIKALISCHE AKUSTIK 507 TECHNISCHE AKUSTIK 510 7.4.1. RAUMAKUSTIK 510 7.4.2. LUFTSCHALLDAEMMUNG 512 7.4.3. KOERPERSCHALLDAEMMUNG 513 7.4.4. STROEMUNGSGERAEUSCHE 516 7.4.5. ULTRASCHALL 517 XVI INHALT 8. ATOM-UND KERNPHYSIK 519 8.1. BOHRSCHES ATOMMODELL 520 8.1.1. OPTISCHES SPEKTRUM DES WASSERSTOFFATOMS 520 8.1.2. BOHRSCHE POSTULATE 522 8.1.3. QUANTENBEDINGUNGEN NACH BOHR/SOMMERFELD 524 8.2. QUANTENTHEORIE 525 8.2.1. HAMILTON-OPERATOR 525 8.2.2. SCHROEDINGER-GLEICHUNG 528 8.2.3. UNSCHARFERELATION 533 8.2.4. QUANTENMECHANIK DES WASSERSTOFFATOMS 537 8.2.5. QUANTEN-HALL-EFFEKT (VON-KLITZING-EFFEKT) 541 8.2.5.1. FREIES ELEKTRON IM MAGNETFELD (QUANTENMECHANISCH) 541 8.2.5.2. QUANTEN-HALL-EFFEKT 543 8.2.6. TUNNELMIKROSKOP 546 8.3. BAHN- UND SPINMAGNETISMUS 548 8.3.1. ZEEMAN- UND STARK-EFFEKT 549 8.3.2. ELEKTRONEN- UND KERNSPINRESONANZ 549 8.4. SYSTEMATIK DES ATOMBAUS 553 8.4.1. PERIODENSYSTEM DER ELEMENTE ) 553 8.4.2. AUFBAU DER ELEKTRONENHUELLE . 553 8.5. ROENTGENSTRAHLUNG 555 8.5.1. BREMSSTRAHLUNG UND CHARAKTERISTISCHE STRAHLUNG 555 8.5.2. ABSORPTION VON ROENTGENSTRAHLUNG, COMPUTERTOMOGRAPHIE 556 8.6. MOLEKUELSPEKTREN 558 8.6.1. POTENTIALKURVE 558 8.6.2. ROTATIONS-SCHWINGUNGS-SPEKTRUM 560 8.6.3. RAMAN-EFFEKT 562 8.7. AUFBAU DER ATOMKERNE 563 8.7.1. GROESSE UND LADUNGSVERTEILUNG 563 8.7.2. KERNMODELLE 565 8.7.2.1. TROEPFCHENMODELL 567 8.7.2.2. SCHALENMODELL 570 8.8. KERNUMWANDLUNG 573 8.8.1. RADIOAKTIVER ZERFALL 573 8.8.1.1. STRAHLENARTEN 573 8.8.1.2. ZERFALLSREAKTIONEN 573 8.8.1.3. RADIOAKTIVES ZERFALLSGESETZ 576 8.8.1.4. MESSUNG IONISIERENDER STRAHLUNG 578 8.8.1.5. ANWENDUNG RADIOAKTIVER STOFFE 581 8.8.2. KERNREAKTIONEN 586 8.8.2.1. ENERGETIK 587 8.8.2.2. WIRKUNGSQUERSCHNITT 588 8.8.3. KERNSPALTUNG UND KERNREAKTOREN 590 8.8.3.1. KERNSPALTUNG 590 8.8.3.2. KERNREAKTOREN 592 INHALT XVII 8.8.3.3. REAKTORTYPEN 594 8.8.4. KERNFUSION 596 8.8.4.1. FUSIONSREAKTION 596 8.8.4.2. EXPERIMENTE ZUR KONTROLLIERTEN KERNFUSION 599 8.9. ELEMENTARTEILCHEN 601 8.9.1. EINTEILUNG 603 8.9.2. ERHALTUNGSSAETZE 607 8.9.3. FUNDAMENTALE WECHSELWIRKUNGEN 608 8.10. STRAHLENSCHUTZ 610 8.10.1. WECHSELWIRKUNG DER STRAHLUNG MIT MATERIE 610 8.10.2. DOSISGROESSEN 618 8.10.3. BIOLOGISCHE WIRKUNG DER STRAHLUNG 622 8.10.4. DOSISMESSUNG 625 8.10.5. STRAHLENSCHUTZMASSNAHMEN 627 9. FESTKOERPERPHYSIK 633 9. 1 . STRUKTUR FESTER KOERPER 633 9.1.1. KRISTALLBINDUNGSARTEN 633 9.1.1.1. VAN-DER-WAALSSCHE BINDUNG 633 9.1.1.2. KOVALENTE (HOMOEOPOLARE) BINDUNG 634 9.1.1.3. IONENBINDUNG 634 9.1.1.4. METALLISCHE BINDUNG 635 9.1.2. KRISTALLINE STRUKTUREN 636 9.1.2.1. KRISTALLSYSTEME 636 9.1.2.2. DICHTESTE KUGELPACKUNGEN 637 9.1.2.3. RICHTUNGEN UND EBENEN IM KRISTALLGITTER 638 9.1.3. GITTERFEHLER 639 9.1.3.1. PUNKTFEHLER 639 9.1.3.2. LINIENFEHLER 639 9.1.3.3. FLAECHENFEHLER 641 9.1.4. AMORPHE WERKSTOFFE 641 9.1.5. MAKROMOLEKULARE FESTKOERPER 642 9.1.5.1. STRUKTUR UND EIGENSCHAFTEN DER POLYMERWERKSTOFFE 643 9.1.5.2. SPEZIELLE EIGENSCHAFTEN DER POLYMERWERKSTOFFE 644 9.1.6. AUSGEWAEHLTE WERKSTOFFE 646 9.1.6.1. VERBUNDWERKSTOFFE 646 9.1.6.2. FORMGEDAECHTNIS-LEGIERUNGEN 650 9.1.7. FLUESSIGKRISTALLE 652 9.1.7.1. AUFBAU UND STRUKTUR 652 9.1.7.2. EIGENSCHAFTEN 653 9.1.7.3. ANWENDUNGSBEREICHE 653 9.2. ELEKTRONEN IN FESTKOERPERN 654 9.2.1. ENERGIEBAENDER-MODELL 654 9.2.2. METALLE 657 9.2.3. HALBLEITER 662 9.2.3.1. EIGENLEITUNG 663 9.2.3.2. STOERSTELLENLEITUNG /. 665 9.2.3.3. PN-UEBERGANG / 667 XVIII INHALT 9.2.3.4. TRANSISTOR 671 9.2.4. SUPRALEITUNG 674 9.3. THERMODYNAMIK FESTER KOERPER 678 9.3.1. GITTERSCHWINGUNGEN 678 9.3.1.1. SCHWINGENDE GITTERBAUSTEINE UND PHONONEN 678 9.3.1.2. MOLARE UND SPEZIFISCHE WAERMEKAPAZITAET 681 9.3.1.3. WAERMELEITFAEHIGKEIT 683 9.3.2. EFFEKTE IM ZUSAMMENHANG MIT WAERMEFLUSS UND ELEKTRISCHEM STROM . . . 685 9.3.2.1. GALVANOMAGNETISCHE UND THERMOMAGNETISCHE EFFEKTE 685 9.3.2.2. THERMOELEKTRISCHE EFFEKTE 686 9.3.3. PIEZOELEKTRIZITAET 688 9.4. OPTOELEKTRONISCHE HALBLEITER-BAUELEMENTE 690 9.4.1. STRAHLUNGSQUELLEN 690 9.4.1.1. LUMINESZENZDIODEN 690 9.4.1.2. HALBLEITERLASER 691 9.4.2. EMPFAENGER 693 9.4.2.1. ABSORPTION ELEKTROMAGNETISCHER STRAHLUNG 693 9.4.2.2. PHOTOWIDERSTAND 694 9.4.2.3. PHOTODIODEN 695 9.4.2.4. PHOTOTRANSISTOR 698 10. SPEZIELLE RELATIVITAETSTHEORIE 699 10.1. RELATIVITAET DES BEZUGSSYSTEMS 699 10.2. LORENTZ-TRANSFORMATION 701 10.3. RELATIVISTISCHE EFFEKTE 703 10.3.1. LAENGENKONTRAKTION 703 10.3.2. ZEITDILATATION 703 10.3.3. RELATIVISTISCHE ADDITION DER GESCHWINDIGKEITEN 705 10.4. RELATIVISTISCHE DYNAMIK 705 10.5. SPEZIELLE RELATIVITAETSTHEORIE IN DER ELEKTRODYNAMIK 708 10.5.1. ELEKTRODYNAMISCHE KRAFT 708 10.5.2. DOPPLER-EFFEKT DES LICHTES 709 11. ANHANG 712 11.1. LOESUNGEN DER UEBUNGSAUFGABEN 712 11.2. NOBELPREISTRAEGER DER PHYSIK 717 12. SACHWORTVERZEICHNIS 723 13. PERIODENSYSTEM DER ELEMENTE 731
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