Taschenbuch der Physik (eBook)

Vorwort 10
Vorwort zur 22. Auflage 12
Benutzungshinweise 13
Inhaltsverzeichnis 16
G Größen und Einheiten 33
1 Physikalische Größen 33
1.1 Basisgrößenarten 33
1.2 Abgeleitete Größenarten 33
1.3 Formelzeichen 34
1.4 Dimension 35
1.5 Skalare Größen 35
1.6 Vektorielle Größen 36
1.7 Rechnen mit vektoriellen Größen 37
1.7.1 Summe vektorieller Größen 37
1.7.2 Differenz vektorieller Größen 37
1.7.3 Produkt einer vektoriellen mit einer skalaren Größe 38
1.7.4 Skalarprodukt zweier vektorieller Größen 38
1.7.5 Vektorprodukt zweier vektorieller Größen 39
1.7.6 Komponentendarstellung vektorieller Größen 40
2 Gleichungen physikalischer Größen 41
2.1 Größengleichungen 41
2.2 Zugeschnittene Größengleichungen 41
2.2.1 Tabellen 42
2.2.2 Koordinatenachsen 43
2.3 Zahlenwertgleichungen 43
3 Internationales Einheitensystem (SI) 44
3.1 Basiseinheiten des SI 44
3.2 Abgeleitete SI-Einheiten 45
3.3 Dezimale Vielfache und Teile der SI-Einheiten 46
3.4 Einheiten außerhalb des SI (SI-fremde Einheiten) 46
3.5 Gesetzliche Einheiten 47
3.6 Physikalische Größenarten und ihre Einheiten 47
M Mechanik 58
4 Basiseinheiten der Mechanik 58
4.1 Einheit der Länge 58
4.1.1 Fläche 59
4.1.2 Volumen 60
4.1.3 Winkel 60
4.2 Zeiteinheit 61
4.3 Masseneinheit 62
5 Statik des starren Körpers 63
5.1 Zusammensetzen von Kräften 63
5.1.1 Kräfte mit gleicher Wirkungslinie 63
5.1.2 Kräfte mit gleichem Angriffspunkt 64
5.1.3 Kräfte mit verschiedenen Angriffspunkten 65
5.1.4 Parallele Kräfte 65
5.2 Zerlegen von Kräften 66
5.3 Drehmoment 67
5.4 Gleichgewichtsbedingungen 68
5.5 Einfache Maschinen 69
5.5.1 Hebel 69
5.5.2 Feste Rolle 70
5.5.3 Lose Rolle 70
5.5.4 Flaschenzug 70
5.5.5 Differenzialflaschenzug 71
5.5.6 Geneigte Ebene 71
5.5.7 Keil 72
5.5.8 Schraube 72
5.6 Gleichgewicht 73
5.6.1 Schwerpunkt (Massenmittelpunkt) 73
5.6.2 Gleichgewichtsarten 75
5.6.3 Standfestigkeit 75
6 Kinematik 76
6.1 Translation 76
6.1.1 Gleichförmige Translation 77
6.1.2 Gleichmäßig beschleunigte Translation 78
6.1.3 Ungleichmäßig beschleunigte Translation 82
6.2 Fall und Wurf 85
6.2.1 Freier Fall 85
6.2.2 Senkrechter Wurf 86
6.2.3 Zusammengesetzte Bewegung 87
6.2.4 Waagerechter Wurf 88
6.2.5 Schräger Wurf 90
6.3 Rotation 92
6.3.1 Gleichförmige Rotation 95
6.3.2 Gleichmäßig beschleunigte Rotation 95
6.3.3 Ungleichmäßig beschleunigte Rotation 99
6.3.4 Bewegung auf der Kreisbahn (Umfangsbewegung) 102
6.3.5 Größen der Rotation als Vektoren 103
6.4 Krummlinige Bewegung 103
7 Dynamik 106
7.1 Kräfte bei der Translation 106
7.1.1 Masse und Kraft 106
7.1.2 Dichte 109
7.1.3 Federkraft 111
7.1.4 Reibungskraft 112
7.1.5 Trägheitskräfte bei der Translation 113
7.2 Arbeit, Energie und Leistung 114
7.2.1 Arbeit 114
7.2.2 Energie 119
7.2.3 Gesetz von der Erhaltung der Energie 121
7.2.4 Leistung 122
7.2.5 Wirkungsgrad 124
7.3 Impuls und Stoß 125
7.3.1 Impuls 125
7.3.2 Kraftstoß 125
7.3.3 Impulssatz 127
7.3.4 Elastischer Stoß 127
7.3.5 Unelastischer Stoß 129
7.3.6 Teilelastischer Stoß 130
7.4 Dynamik der Drehbewegung (Dynamik starrer Körper) 132
7.4.1 Zentripetalkraft 132
7.4.2 Trägheitskräfte bei der Rotation 133
7.4.3 Dynamisches Grundgesetz der Rotation 134
7.4.4 Trägheitsmoment 136
7.4.5 Arbeit bei der Rotation 143
7.4.6 Leistung bei der Rotation 144
7.4.7 Rotationsenergie 145
7.4.8 Drehimpuls (Drall) 146
7.5 Gravitation 148
7.5.1 Gravitationsgesetz 149
7.5.2 Fallbeschleunigung 150
7.5.3 Gravitationsfeld 151
7.5.4 Arbeit im Gravitationsfeld 152
7.5.5 Astronautische Geschwindigkeiten 152
7.5.6 Kepler'sche Gesetze 155
7.5.7 Daten des Sonnensystems 156
8 Ruhende Flüssigkeiten 158
8.1 Druck in Flüssigkeiten 159
8.1.1 Kolbendruck 159
8.1.2 Schweredruck 160
8.2 Kompressibilität 161
8.3 Auftrieb 161
8.3.1 Bestimmung der Dichte fester Körper 162
8.3.2 Bestimmung der Dichte von Flüssigkeiten 163
9 Ruhende Gase 164
9.1 Druck und Volumen eines Gases 164
9.1.1 Überdruck 165
9.1.2 Messung des Gasdrucks 165
9.2 Luftdruck 165
9.2.1 Luftdruckmessung 167
9.2.2 Wirkung des Luftdrucks 168
9.2.3 Auftrieb in Gasen 168
10 Strömungen 169
10.1 Reibungsfreie Strömung 169
10.1.1 Ausfluss aus Gefäßen 169
10.1.2 Durchfluss durch Röhren 170
10.1.3 Druck in Strömungen 171
10.1.4 Druckmessung in Strömungen 173
10.2 Laminare Strömung 175
10.2.1 Dynamische Viskosität (Zähigkeit) 176
10.2.2 Laminare Strömung durch ein Rohr 177
10.2.3 Laminare Strömung um eine Kugel 180
10.3 Turbulente Strömung 181
10.3.1 Strömungswiderstand 181
10.3.2 Strömungsleistung 182
10.3.3 Reynolds'sches Ähnlichkeitsgesetz 182
11 Moleküle 184
11.1 Molekularkräfte 184
11.1.1 Kohäsion und Adhäsion 184
11.1.2 Oberflächenspannung 185
11.1.3 Kapillarität 187
11.2 Molekularbewegung 188
11.2.1 Diffusion 189
11.2.2 Osmose 189
11.3 Lösungen 189
11.3.1 Molekulardisperse Systeme (echte Lösungen) 189
11.3.2 Kolloiddisperse Systeme (kolloide Lösungen) 190
11.3.3 Korpuskulardisperse Systeme 190
12 Elastizität fester Körper 192
12.1 Dehnung 192
12.2 Kompression 195
12.3 Scherung 196
12.4 Torsion (Drillung) 197
12.5 Härte 198
13 Mechanische harmonische Schwingungen 200
13.1 Ungedämpfte harmonische Schwingung 201
13.1.1 Phasenwinkel 201
13.1.2 Elongation 202
13.1.3 Geschwindigkeit 203
13.1.4 Beschleunigung 203
13.1.5 Rückstellkraft 204
13.2 Eigenfrequenz der ungedämpften harmonischen Schwingung 205
13.2.1 Schwingungsgleichung 205
13.2.2 Lineare Federschwingung 206
13.2.3 Drehschwingung 207
13.2.4 Pendelschwingungen 208
13.2.5 Flüssigkeitsschwingungen 211
13.2.6 Schwingungsenergie 211
13.3 Freie gedämpfte Schwingung 213
13.3.1 Schwingungsgleichung 214
13.3.2 Elongation 215
13.3.3 Eigenfrequenz 217
13.3.4 Aperiodische Bewegung 218
13.4 Erzwungene Schwingung 221
13.4.1 Schwingungsgleichung 221
13.4.2 Elongation 222
13.4.3 Resonanz 223
13.5 Überlagerung von Schwingungen 226
13.5.1 Schwingungen gleicher Richtung und Frequenz 226
13.5.2 Schwingungen gleicher Richtung und ungleicher Frequenz 228
13.5.3 Schwingungen ungleicher Richtung 230
13.6 Gekoppelte Schwingungen 234
14 Mechanische Wellen 237
14.1 Wellenausbreitung 237
14.1.1 Huygens'sches Prinzip 237
14.1.2 Wellenarten 237
14.2 Lineare Sinuswelle 239
14.2.1 Wellengleichung 239
14.2.2 Elongation 239
14.2.3 Phasengeschwindigkeit 240
14.2.4 Phasensprung 241
14.2.5 Stehende Wellen 241
14.3 Wellen in ausgedehnten Medien 243
14.3.1 Überlagerung 243
14.3.2 Reflexion 244
14.3.3 Brechung 244
14.3.4 Beugung 245
14.4 Größen des Wellenfeldes 246
14.4.1 Energiedichte 246
14.4.2 Energiestrom 246
14.4.3 Leistung 247
14.4.4 Intensität 247
14.4.5 Wellenwiderstand 248
W Wärmelehre 249
15 Temperatur 249
15.1 Temperaturmessung 250
15.1.1 Temperaturskalen 250
15.1.2 Thermometer 251
15.2 Ausdehnung fester Körper 252
15.2.1 Längenänderung 252
15.2.2 Flächenänderung 253
15.2.3 Volumenänderung 254
15.3 Ausdehnung von Flüssigkeiten 255
15.3.1 Volumenänderung 255
15.3.2 Dichteänderung 256
15.4 Ausdehnung der Gase 256
15.4.1 Volumenänderung 256
15.4.2 Druckänderung 258
15.5 Gasgesetze 260
15.5.1 Zustandsgleichung des idealen Gases 260
15.5.2 Gasdichte 261
15.5.3 Normvolumen 263
15.5.4 Gasgemische 263
15.5.5 Molare Größen 264
16 Wärmeenergie 267
16.1 Wärmemenge 267
16.1.1 Wärmeinhalt 268
16.1.2 Wärmekapazität 268
16.1.3 Wasserwert 269
16.2 Spezifische Wärmekapazität 270
16.3 Wärmemischung 272
16.4 Wärmequellen 273
16.4.1 Sonnenenergie 273
16.4.2 Verbrennungsenergie 274
16.4.3 Elektrische Energie 275
16.4.4 Mechanische Energie 275
17 Aggregatzustände 277
17.1 Schmelzen und Erstarren 277
17.1.1 Schmelzpunkt 278
17.1.2 Erstarrungspunkt von Lösungen 278
17.1.3 Volumenänderung 279
17.1.4 Schmelzwärme 279
17.1.5 Lösungswärme 280
17.2 Verdampfen und Kondensieren 280
17.2.1 Siedepunkt 281
17.2.2 Siedepunkt von Lösungen 281
17.2.3 Volumenänderung 281
17.2.4 Verdampfungswärme 282
17.2.5 Verdunsten 283
17.2.6 Sublimieren 283
17.3 Dämpfe 283
17.3.1 Gesättigter Dampf 283
17.3.2 Ungesättigter Dampf 284
17.3.3 Dampfbildung im gaserfüllten Raum 284
17.3.4 Tripelpunkt 285
17.3.5 Luftfeuchtigkeit 286
17.4 Reale Gase 288
17.4.1 Zustandsgleichung realer Gase 288
17.4.2 Kritische Temperatur 289
17.4.3 Verflüssigung der Gase 290
18 Zustandsänderung des idealen Gases 292
18.1 Erster Hauptsatz 292
18.1.1 Volumenänderungsarbeit 293
18.1.2 Innere Energie 294
18.1.3 Enthalpie 295
18.2 Isochore Zustandsänderung 295
18.3 Isobare Zustandsänderung 296
18.4 Isotherme Zustandsänderung 297
18.5 Isentrope Zustandsänderung 299
18.6 Polytrope Zustandsänderung 302
18.7 Kreisprozesse 306
18.7.1 Carnot'scher Kreisprozess 307
18.7.2 Thermischer Wirkungsgrad des Carnot-Prozesses 308
18.7.3 Thermische Maschinen 309
18.8 Zweiter Hauptsatz 311
18.8.1 Reversible und irreversible Prozesse 311
18.8.2 Entropie 312
19 Kinetische Wärmetheorie 317
19.1 Anzahl und Masse der Moleküle 317
19.1.1 Loschmidt-Konstante 317
19.1.2 Avogadro-Konstante 317
19.1.3 Boltzmann-Konstante 318
19.1.4 Masse eines Moleküls 318
19.2 Druck in einem Gas 318
19.3 Geschwindigkeit der Moleküle 320
19.3.1 Maxwell-Verteilung der Geschwindigkeit 320
19.3.2 Wahrscheinlichste Geschwindigkeit 321
19.3.3 Mittlere quadratische Geschwindigkeit 322
19.3.4 Mittelwert der Geschwindigkeit 322
19.4 Energie der Moleküle 323
19.4.1 Kinetische Energie eines Moleküls 323
19.4.2 Gleichverteilungssatz 324
19.4.3 Innere Energie und spezifische Wärmekapazität 324
19.5 Stoßzahl und freie Weglänge 326
19.5.1 Mittlere Stoßzahl 326
19.5.2 Mittlere freie Weglänge 327
20 Wärmetransport 329
20.1 Wärmeströmung (Konvektion) 329
20.2 Wärmeleitung 329
20.3 Wärmeübergang 332
20.4 Wärmedurchgang 333
20.5 Temperaturstrahlung 336
20.5.1 Absorption 336
20.5.2 Emission 337
20.5.3 Strahlungsgesetz von Stefan und Boltzmann 338
20.5.4 Strahlungsgesetz von Planck 339
20.5.5 Verschiebungsgesetz von Wien 340
A Akustik 341
21 Schallerzeugung 341
21.1 Wesen des Schalls 341
21.2 Schallquellen 342
21.2.1 Schwingende Saiten 342
21.2.2 Schwingende Luftsäulen 343
21.3 Tonleiter 343
21.3.1 Harmonische (diatonische) Tonleiter 344
21.3.2 Chromatische Tonleiter 344
21.3.3 Gleichmäßig temperierte chromatische Tonleiter 345
21.3.4 Normstimmton 345
21.3.5 Intervalle 346
22 Schallausbreitung 348
22.1 Schallgeschwindigkeit 348
22.1.1 Schallgeschwindigkeit in Festkörpern 348
22.1.2 Schallgeschwindigkeit in Flüssigkeiten 348
22.1.3 Schallgeschwindigkeit in Gasen 349
22.1.4 Schallgeschwindigkeit in Luft 349
22.2 Doppler-Effekt 350
22.3 Überlagerung von Schallwellen 354
22.3.1 Auslöschung 354
22.3.2 Verstärkung 354
22.3.3 Schwebung 354
23 Schallmessung 356
23.1 Schallfeldgrößen 356
23.1.1 Schallschnelle 356
23.1.2 Schalldruck 357
23.1.3 Schallintensität 358
23.1.4 Schallpegel 359
23.1.5 Relativer Schallpegel 362
23.2 Hören 362
23.2.1 Hörfläche 362
23.2.2 Lautstärkepegel 363
23.2.3 Bewerteter Schallpegel 365
24 Ultraschall 366
24.1 Eigenschaften 366
24.1.1 Schallstärke 366
24.1.2 Ausbreitung 366
24.2 Erzeugung von Ultraschall 367
O Optik 368
25 Strahlenoptik 368
25.1 Lichtausbreitung 368
25.1.1 Geradlinigkeit der Ausbreitung 368
25.1.2 Lichtgeschwindigkeit 368
25.2 Reflexion 369
25.2.1 Reflexionsgesetz 369
25.2.2 Ebener Spiegel 370
25.2.3 Hohlspiegel (Konkavspiegel) 370
25.2.4 Wölbspiegel (Konvexspiegel) 372
25.3 Brechung 373
25.3.1 Brechungsgesetz 373
25.3.2 Totalreflexion 374
25.3.3 Planparallele Platte 375
25.3.4 Prisma 376
25.4 Linsen 377
25.4.1 Linsenarten 377
25.4.2 Bestimmung der Brennweite 379
25.4.3 Konstruktion des Linsenbildes 380
25.4.4 Abbildungsgesetze 381
25.4.5 Dicke Linsen 382
25.4.6 Abbildungsfehler 383
25.5 Optische Geräte 384
25.5.1 Projektor 384
25.5.2 Kamera (Fotoapparat) 386
25.5.3 Auge 387
25.5.4 Lupe 389
25.5.5 Mikroskop 390
25.5.6 Fernrohre 391
25.6 Zerlegung des Lichts 393
25.6.1 Lichtquellen 393
25.6.2 Lichtzerlegung 394
25.6.3 Komplementärfarben 395
25.6.4 Farbmischung 395
25.6.5 Spektren 396
25.6.6 Dispersion 398
26 Wellenoptik 399
26.1 Interferenz 399
26.1.1 Farben dünner Schichten 399
26.1.2 Newton'sche Ringe 400
26.2 Beugung 401
26.2.1 Beugung am engen Spalt 402
26.2.2 Beugung am Doppelspalt 403
26.2.3 Beugungsgitter 403
26.2.4 Beugungsspektrum 404
26.2.5 Beugung an kreisförmiger Öffnung 404
26.2.6 Auflösungsvermögen optischer Geräte 405
26.3 Polarisation 406
26.3.1 Polarisation durch Reflexion 407
26.3.2 Polarisation durch Doppelbrechung 408
26.3.3 Spannungsdoppelbrechung 409
26.3.4 Kerr-Effekt 410
26.3.5 Optische Aktivität 410
26.3.6 Faraday-Effekt 411
27 Lichtstrahlung 412
27.1 Strahlungsphysikalische Größen 412
27.2 Lichttechnische Größen (Fotometrie) 414
27.2.1 Spektraler Hellempfindlichkeitsgrad 414
27.2.2 Lichtstärke 415
27.2.3 Leuchtdichte 417
27.2.4 Lichtstrom 418
27.2.5 Spezifische Lichtausstrahlung 419
27.2.6 Lichtmenge 419
27.2.7 Beleuchtungsstärke 420
27.2.8 Belichtung 421
27.3 Fotometer 422
27.3.1 Messung der Lichtstärke 422
27.3.2 Messung des Gesamtlichtstroms 423
27.3.3 Messung der Beleuchtungsstärke 423
E Elektrik 424
28 Gleichstromkreis 424
28.1 Elektrischer Strom 424
28.1.1 Elektrische Stromstärke 424
28.1.2 Elektrische Ladung 424
28.2 Elektrische Spannung 425
28.2.1 Quellenspannung Uq (Urspannung) 425
28.2.2 Spannungsabfall U 426
28.3 Elektrischer Widerstand 426
28.3.1 Spezifischer elektrischer Widerstand 428
28.3.2 Widerstand und Temperatur 428
28.4 Elektrischer Stromkreis 429
28.5 Stromverzweigung 432
28.6 Schaltung von Widerständen 432
28.6.1 Reihenschaltung 432
28.6.2 Parallelschaltung 433
28.6.3 Spannungsteiler 434
28.6.4 Wheatstone'sche Messbrücke 434
28.7 Messung von Stromstärke und Spannung 435
28.7.1 Strommesser 435
28.7.2 Spannungsmesser 436
28.8 Elektrische Arbeit und Leistung 437
28.8.1 Elektrische Arbeit 437
28.8.2 Elektrische Leistung 438
29 Elektrisches Feld 439
29.1 Elektrische Ladung 439
29.2 Elektrische Feldstärke 440
29.2.1 Elektrisches Potenzial 441
29.2.2 Elektrische Flussdichte 443
29.2.3 Dielektrikum 444
29.2.4 Feldstärke an Kugeloberflächen 445
29.3 Kapazität 446
29.3.1 Kondensator 447
29.3.2 Parallelschaltung von Kondensatoren 450
29.3.3 Reihenschaltung von Kondensatoren 450
29.4 Kraft und Energie im elektrischen Feld 451
29.4.1 Kraftwirkung im Feld 451
29.4.2 Energie des Feldes 452
29.4.3 Energiedichte 453
29.4.4 Auf- und Entladung eines Kondensators 453
30 Magnetisches Feld 456
30.1 Dauermagnetismus (permanenter Magnetismus) 456
30.1.1 Stabmagnet 456
30.1.2 Magnetfeld der Erde 456
30.2 Elektromagnetismus 457
30.2.1 Magnetische Feldstärke 457
30.2.2 Durchflutungsgesetz 459
30.2.3 Magnetische Spannung 460
30.2.4 Magnetische Flussdichte 462
30.2.5 Magnetischer Fluss 463
30.2.6 Stoff im magnetischen Feld 464
30.2.7 Ferromagnetische Stoffe 466
30.3 Elektromagnetische Induktion 469
30.3.1 Induktionsgesetz 469
30.3.2 Induktion im bewegten Leiter 470
30.3.3 Selbstinduktion 471
30.3.4 Schaltung von Induktivitäten 473
30.3.5 Ein- und Ausschalten von Stromkreisen mit Induktivität 473
30.4 Kraft und Energie im magnetischen Feld 474
30.4.1 Kraftwirkungen im Feld 474
30.4.2 Energie des Feldes 480
30.4.3 Energiedichte 481
30.4.4 Elektrische und magnetische Feldgrößen 482
31 Elektrische Maschinen 483
31.1 Generatoren 483
31.1.1 Wechselstromgenerator 483
31.1.2 Gleichstromgenerator 485
31.1.3 Drehstromgenerator 486
31.2 Motoren 487
31.2.1 Wechselstrommotoren 488
31.2.2 Gleichstrommotoren 488
31.2.3 Drehstrommotoren 489
32 Wechselstromkreis 490
32.1 Effektivwerte von Strom und Spannung 490
32.2 Wechselstromwiderstand 491
32.2.1 Induktiver Widerstand 491
32.2.2 Kapazitiver Widerstand 493
32.2.3 Blindwiderstand 494
32.2.4 Scheinwiderstand 495
32.2.5 Phasenverschiebung 496
32.2.6 Resonanz 497
32.3 Wechselstromleistung 498
32.3.1 Wirkleistung 498
32.3.2 Blindleistung 499
32.3.3 Scheinleistung 500
32.4 Transformator 501
33 Elektrische Leitung 503
33.1 Stromleitung durch Festkörper 505
33.1.1 Energiebändermodell 505
33.1.2 Metallische Leiter 506
33.1.3 Thermoelektrizität 507
33.1.4 Halbleiter 509
33.1.5 Eigenleitung 509
33.1.6 n-Leitung 511
33.1.7 p-Leitung 512
33.1.8 pn-Übergang 512
33.1.9 Bipolarer Transistor 514
33.1.10 Unipolarer Transistor 517
33.2 Stromleitung in Flüssigkeiten 518
33.2.1 Elektrolyse 518
33.2.2 Galvanische Elemente 520
33.2.3 Akkumulatoren 520
33.3 Stromleitung in Gasen 522
33.3.1 Unselbstständige Entladung 522
33.3.2 Selbstständige Entladung 523
33.3.3 Glimmentladung 523
33.3.4 Kathodenstrahlen 524
33.3.5 Kanalstrahlen 525
33.3.6 Röntgenstrahlung 525
33.4 Stromleitung im Vakuum 525
33.4.1 Energie und Geschwindigkeit freier Elektronen 525
33.4.2 Elektronenbewegung im elektrischen Querfeld 528
33.4.3 Elektronenemission aus Metallen 529
33.4.4 Elektronenröhren 532
34 Elektrische Schwingungen und Wellen 535
34.1 Elektromagnetische Schwingungen 535
34.1.1 Schwingkreis 535
34.1.2 Ungedämpfte elektromagnetische Schwingung 535
34.1.3 Erzeugung ungedämpfter elektromagnetischer Schwingungen 537
34.1.4 Offener Schwingkreis 537
34.1.5 Gedämpfte elektromagnetische Schwingung 538
34.2 Elektromagnetische Wellen 539
34.2.1 Elektromagnetische Welle auf einer Leitung 539
34.2.2 Freie elektromagnetische Wellen 541
34.2.3 Spektrum elektromagnetischer Wellen 543
K Atom- und Kernphysik 545
35 Quanten 545
35.1 Energie-Masse-Relation 545
35.2 Photon 546
35.2.1 Masse des Photons 546
35.2.2 Impuls des Photons 546
35.2.3 Compton-Effekt 547
35.3 Materiewellen 549
35.4 Unschärferelation 551
36 Atome 553
36.1 Aufbau und Kennzeichnung 553
36.1.1 Isotope Nuklide 554
36.1.2 Isobare Nuklide 554
36.1.3 Isotone Nuklide 555
36.2 Masse 555
36.2.1 Atommasse 555
36.2.2 Anzahl der Atome 557
36.2.3 Massendefekt 557
36.3 Kernbindungsenergie 558
36.4 Größe 559
36.4.1 Elektronenradius 559
36.4.2 Kernradius 560
36.4.3 Atomradius 560
37 Atomhülle 561
37.1 Bohr'sche Postulate 561
37.1.1 1. Postulat 561
37.1.2 2. Postulat 562
37.2 Wasserstoffatom 562
37.2.1 Bahngeschwindigkeit 562
37.2.2 Umlauffrequenz 563
37.2.3 Bahnradius 564
37.2.4 Energieniveau 565
37.2.5 Frequenzen der Strahlung 567
37.2.6 Wasserstoffspektrum 568
37.3 Quantenzahlen 569
37.3.1 Hauptquantenzahl n 569
37.3.2 Nebenquantenzahl l (Drehimpulsquantenzahl) 569
37.3.3 Magnetische Quantenzahl m 570
37.3.4 Spinquantenzahl s 571
37.3.5 Besetzung der Schalen 572
37.4 Strahlungsemission 573
37.4.1 Termschema 573
37.4.2 Anregung 573
37.4.3 Metastabile Zustände 574
37.4.4 Röntgenstrahlung 575
37.5 Wellenmechanisches Atommodell 576
38 Radioaktivität 578
38.1 Radioaktive Umwandlung (radioaktiver Zerfall) 578
38.1.1 Stabilität des Kerns 578
38.1.2 -Zerfall 579
38.1.3 -Zerfall 579
38.1.4 +-Zerfall 580
38.1.5 -Emission 581
38.2 Statistik des Zerfalls 581
38.2.1 Zerfallskonstante 581
38.2.2 Zerfallsgesetz 581
38.2.3 Halbwertszeit 582
38.2.4 Aktivität 582
38.3 Zerfallsreihen 584
38.4 Schwächung der Kernstrahlung 585
38.4.1 -Strahlung 585
38.4.2 -Strahlung 587
38.4.3 -Strahlung 588
38.5 Dosimetrie 589
38.5.1 Energiedosis 589
38.5.2 Energiedosisleistung 589
38.5.3 Ionendosis 590
38.5.4 Äquivalentdosis 591
38.6 Strahlenschutz 592
38.7 Strahlennachweis 593
39 Künstliche Kernumwandlungen 594
39.1 Teilchenbeschleuniger 594
39.2 Kernreaktionen 594
39.3 Uranspaltung 595
39.3.1 Kettenreaktion 596
39.3.2 Energiebilanz 597
39.4 Kernfusion 597
39.5 Anwendung radioaktiver Nuklide 598
40 Elementarteilchen 599
40.1 Elementare Teilchen 600
40.1.1 Leptonen 600
40.1.2 Quarks 600
40.2 Zusammengesetzte Elementarteilchen (Hadronen) 601
40.2.1 Mesonen 601
40.2.2 Baryonen 602
R Relativistische Mechanik 603
41 Relativistische Mechanik 603
41.1 Galilei-Transformation 603
41.1.1 Zeitkoordinaten 604
41.1.2 Ortskoordinaten 604
41.1.3 Geschwindigkeit 604
41.1.4 Beschleunigung 605
41.2 Lorentz-Transformation 605
41.2.1 Ortskoordinaten 606
41.2.2 Zeitkoordinaten 606
41.3 Relativistische Kinematik 606
41.3.1 Zeitdilatation 606
41.3.2 Längenkontraktion 607
41.3.3 Addition von Geschwindigkeiten 608
41.4 Relativistische Dynamik 609
41.4.1 Masse 609
41.4.2 Impuls 610
41.4.3 Kraft 611
41.4.4 Energie 611
F Fehlerrechnung 613
42 Fehlerrechnung bei physikalischen Messungen 613
42.1 Fehlerbegriff 613
42.2 Systematische Fehler 613
42.3 Zufällige Fehler 614
42.3.1 Mittelwert der Messreihe 614
42.3.2 Standardabweichung (mittlerer Fehler) der Einzelmessung 615
42.3.3 Standardabweichung (mittlerer Fehler) des Mittelwertes 616
42.4 Fehlerfortpflanzung 617
42.4.1 Mittelwert des Funktionswertes 617
42.4.2 Mittlerer Fehler des Funktionswertes 618
42.4.3 Größtfehler des Funktionswertes 619
42.4.4 Fehlerschätzung 620
42.5 Darstellung des Endergebnisses 620
T Tabellen 622
Tabelle 1a Dichte fester Stoffe 622
Tabelle 1b Dichte von Flüssigkeiten 624
Tabelle 1c Normdichte gasförmiger Stoffe 624
Tabelle 2 Reibungszahlen 625
Tabelle 3 Stoßzahl 627
Tabelle 4 Kompressibilität von Flüssigkeiten 627
Tabelle 5 Luftdruck in Abhängigkeit von der Höhe 628
Tabelle 6 Dynamische Viskosität und kinematische Viskosität 629
Tabelle 7 Widerstandsbeiwert 630
Tabelle 8 Oberflächenspannung 631
Tabelle 9 Elastizitätsmodul, Schubmodul, Kompressionsmodul 632
Tabelle 10 Längenausdehnungskoeffizient fester Stoffe 633
Tabelle 11 Volumenausdehnungskoeffizient von Flüssigkeiten 635
Tabelle 12 Volumenausdehnungskoeffizient gasförmiger Stoffe 635
Tabelle 13 Luftdichte in Abhängigkeit von Druck und Temperatur 636
Tabelle 14 Spezielle Gaskonstante 636
Tabelle 15 Dichte des Wassers in Abhängigkeit von der Temperatur 637
Tabelle 16 Spezifische Wärmekapazität fester Stoffe 637
Tabelle 17 Spezifische Wärmekapazität von Flüssigkeiten 639
Tabelle 18 Spezifische Wärmekapazität von Gasen 640
Tabelle 19 Spezifischer Heizwert fester Brennstoffe 641
Tabelle 20 Spezifischer Heizwert flüssiger Brennstoffe 641
Tabelle 21 Spezifischer Heizwert gasförmiger Brennstoffe 641
Tabelle 22 Schmelztemperatur und spezifische Schmelzwärme 642
Tabelle 23 Siedetemperatur und spezifische Verdampfungswärme 645
Tabelle 24 Siedetemperatur des Wassers in Abhängigkeit vom Druck 648
Tabelle 25 Siedetemperatur des Wassers in Abhängigkeit vom Luftdruck 648
Tabelle 26 Sättigungsdruck 649
Tabelle 27 Sättigungsdruck und Sättigungsmenge für Wasserdampf 649
Tabelle 28 Kryoskopische und ebullioskopische Konstante 650
Tabelle 29 Van-der-Waals-Konstanten 650
Tabelle 30 Kritische Temperatur und kritischer Druck 651
Tabelle 31 Wärmeleitfähigkeit 652
Tabelle 32 Wärmeübergangskoeffizient 654
Tabelle 33 Wärmedurchgangskoeffizient 655
Tabelle 34 Emissionsgrad 656
Tabelle 35 Schallgeschwindigkeit 658
Tabelle 36 Schalldämmmaß 658
Tabelle 37 Lautstärkepegel 660
Tabelle 38 Lichtgeschwindigkeit 660
Tabelle 39 Brechzahl 661
Tabelle 40 Grenzwinkel 662
Tabelle 41 Polarisationswinkel 662
Tabelle 42 Wellenlängen wichtiger Spektrallinien 663
Tabelle 43 Hauptdispersion und Abbe'sche Zahl 663
Tabelle 44 Gesamtlichtstrom und Lichtausbeute 664
Tabelle 45 Spezifischer elektrischer Widerstand 666
Tabelle 46 Temperaturkoeffizient 667
Tabelle 47 Permittivitätszahl 668
Tabelle 48 Permeabilitätszahl 669
Tabelle 49 Curie-Temperatur ferromagnetischer Stoffe 671
Tabelle 50 Beweglichkeit von Ladungsträgern 672
Tabelle 51 Sprungtemperatur bei Supraleitern 673
Tabelle 52 Elektrochemisches Äquivalent 674
Tabelle 53 Elektrochemische Spannungsreihe 674
Tabelle 54 Ablösearbeit 675
Tabelle 55 Elektronenanordnung bei den Elementen 676
Tabelle 56 Chemische Elemente und ihre Isotope 679
Tabelle 57 Halbwertszeit und Zerfallsenergie radioaktiver Isotope 694
Tabelle 58 Schwächungskoeffizient für Gamma-Strahlung 696
Tabelle 59 Schwächungskoeffizient für Gamma-Strahlung des Co-60 697
Tabelle 60 Halbwertsschichtdicke für Gamma-Strahlung 697
Tabelle 61 Maximale Reichweite und Halbwertsschichtdicke für Beta-Strahlung in Aluminium 697
Tabelle 62 Dosisleistungskonstante 698
Tabelle 63 Griechische Buchstaben 698
S Sachwortverzeichnis 699