Kompaktkurs Physik

Prof. Dr. Dr. h.c. Harry Pfeifer, Leipzig Prof. Dr. Herbert Schmiedel, Leipzig Prof. Dr. Ralf Stannarius, Magdeburg

1 Physikalische Größen und ihre Messung.- 1.1 Physikalische Größen.- 1.2 Das SI (Système International d'Unités).- 1.3 Messfehler.- 2 Mechanik der Massenpunkte.- 2.1 Eindimensionale Bewegungen.- 2.2 Mehrdimensionale Bewegungen.- 2.3 Kraft und Masse.- 2.4 Impuls und Energie.- 2.5 Reibung.- 2.6 Gravitation.- 2.7 Trägheitskräfte.- 3 Mechanik der starren Körper.- 3.1 Ruhende starre Körper.- 3.2 Drehbewegungen.- 3.3 Der Kreisel.- 4 Mechanik der deformierbaren Körper.- 4.1 Ruhende Fluide (Flüssigkeiten und Gase).- 4.2 Oberflächen- und Grenzflächenspannung.- 4.3 Strömungen.- 4.4 Deformation von Festkörpern.- 5 Schwingungen und Wellen.- 5.1 Schwingungen.- 5.2 Wellen.- 5.3 Wellenausbreitung.- 5.4 Schallwellen (Akustik).- 6 Die Zustandsgleichung idealer Gase.- 6.1 Ableitung der Zustandsgleichung, das Gleichverteilungsgesetz.- 6.2 Spezialfälle der Zustandsgleichung, Wärmeausdehnung.- 6.3 Die Boltzmann-Verteilung.- 7 Wärmekapazitäten.- 8 Der erste Hauptsatz der Thermodynamik.- 9 Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik.- 9.1 Der Carnot-Zyklus.- 9.2 Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik.- 10 Die Entropie.- 10.1 Definition und Eigenschaften der Entropie.- 10.2 Die Entropie des idealen Gases.- 10.3 Entropie und Wahrscheinlichkeit.- 10.4 Entropie und Zeitumkehr.- 11 Thermodynamische Potentiale und der dritte Hauptsatz der Thermodynamik.- 11.1 Thermodynamische Potentiale.- 11.2 Der dritte Hauptsatz der Thermodynamik.- 12 Wärmeleitung und Diffusion.- 12.1 Die Wärmeleitungsgleichungen.- 12.2 Die Diffusionsgleichungen.- 12.3 Wärmeleitung und Selbstdiffusion in Gasen.- 13 Dämpfe und reale Gase.- 13.1 Die Van-der-Waals-Gleichung, Virialentwicklung.- 13.2 Der Joule-Thomson-Effekt.- 13.3 Hygrometrie.- 14 Koexistenz und Übergänge bei Aggregatzuständen.- 14.1Flüssigkeit und Dampf.- 14.2 Festkörper und Flüssigkeit.- 14.3 Festkörper, Flüssigkeit und Dampf.- 15 Lösungen, osmotischer Druck.- 16 Elektrische Gleichfelder (Elektrostatik).- 16.1 Elektrische Ladungen.- 16.2 Elektrische Feldstärke, elektrisches Potential, elektrische Spannung.- 16.3 Leiter im elektrischen Feld.- 16.4 Kapazität, Energiedichte des elektrischen Feldes.- 16.5 Elektrischer Dipol.- 16.6 Dielektrika.- 17 Elektrische Gleichströme.- 17.1 Grundbegriffe, Ohm'sches Gesetz, Kirchhoff'sche Regeln.- 17.2 Anwendungen.- 17.3 Elektrische Leistung.- 18 Magnetfelder.- 18.1 Das Biot-Savart-Gesetz und die Berechnung von Magnetfeldern.- 18.2 Messung von Magnetfeldern, das magnetische Erdfeld.- 18.3 Induktion.- 18.4 Magnetostatik.- 19 Mechanismen der Elektrizitätsleitung.- 19.1 Metalle.- 19.2 Elektrolyte.- 19.3 Freie Elektronen.- 19.4 Gase.- 20 Elektrische Wechselströme und elektromagnetische Wellen.- 20.1 Elektrische Wechselströme.- 20.2 Elektromagnetische Wellen.- 20.3 Die spezielle Relativitätstheorie.- 21 Geometrische Optik.- 21.1 Reflexion und Brechung.- 21.2 Optische Instrumente.- 22 Wellenoptik.- 22.1 Kohärenz.- 22.2 Interferenz.- 22.3 Interferenz inkohärenter Strahlungsquellen.- 22.4 Zwei- und dreidimensionale Gitter.- 22.5 Der Spalt.- 22.6 Auflösungsvermögen optischer Geräte.- 22.7 Das Huygens-Prinzip.- 22.8 Holografie.- 23 Polarisation des Lichtes.- 23.1 Die Fresnel-Formeln.- 23.2 Natürliche Doppelbrechung.- 23.3 Zirkular und elliptisch polarisiertes Licht.- 23.4 Künstliche Doppelbrechung.- 23.5 Optische Aktivität.- 24 Absorption und Streuung.- 24.1 Absorption.- 24.2 Streuung an isolierten Teilchen.- 24.3 Streuung in kondensierter Materie.- 25 Wärmestrahlung.- 25.1 Grundbegriffe, Photometrie.- 25.2 Strahlungsformeln.- 25.3 Pyrometrie /Farben.- 26 Welle-Teilchen-Dualismus.- 26.1 Das Photon.- 26.2 Materiewellen.- 26.3 Quantenmechanik.- 27 Atome, Moleküle und Festkörper.- 27.1 Das Wasserstoffatom.- 27.2 Atombau und Atomspektren.- 27.3 Moleküle.- 27.4 Festkörper.- 28 Der Atomkern.- 28.1 Kernstruktur.- 28.2 Radioaktivität.- 28.3 Kernreaktionen.- 29 Elementarteilchen.- 29.1 Entdeckung neuer Teilchen.- 29.2 Eigenschaften und Klassifikation der Elementarteilchen.- 30 Übungsaufgaben und Lösungen (auf CD-ROM).- 31 Applets (auf CD-ROM und im Internet).- 32 Verweise ins Internet.- A Anhang.- A.1 Konstanten der Experimentalphysik.- A.2 Abgeleitete Einheiten des SI mit besonderen Namen.- A.3 Definition von Einheiten, die nicht zum SI gehören.- A.4 Periodisches System der Elemente.- A.5 Elektronenkonfiguration der neutralen Atome im Grundzustand.- A.6 Einige mathematische Formeln.- A.6.1 Vektoralgebra.- A.6.2 Vektoranalysis.- A.6.3 Bestimmte Integrale.- A.6.4 Reihen und Taylorentwicklungen.- A.6.5 Winkelfunktionen.- A.7 Literatur.- Sach- und Namenverzeichnis.- Näherungswerte für physikalische Konstanten und Energieumrechungen.