Physik

1 Physikalische Größen und Einheiten.- 1.1 Physikalische Größen.- 1.2 Basisgrößen und -einheiten.- 1.3 Das internationale Einheitensystem.- I Teilchen und Teilchensysteme.- 2 Kinematik.- 2.1 Geradlinige Bewegung.- 2.2 Kreisbewegung.- 2.3 Gleichförmig translatorische Relativbewegung.- 2.3.1 Galilei-Transformation.- 2.3.2 Lorentz-Transformation.- 2.3.3 Relativistische Kinematik.- 2.4 Geradlinig beschleunigte Relativbewegung.- 2.5 Rotatorische Relativbewegung.- 3 Kraft und Impuls.- 3.1 Trägheitsgesetz.- 3.2 Kraftgesetz.- 3.2.1 Gewichtskraft (Schwerkraft).- 3.2.2 Federkraft.- 3.2.3 Reibungskräfte.- 3.3 Reaktionsgesetz.- 3.3.1 Kräfte bei elastischen Verformungen.- 3.3.2 Kräfte zwischen freien Körpern („innere Kräfte“).- 3.4 Äquivalenzprinzip: Schwer- und Trägheitskräfte.- 3.5 Trägheitskräfte bei Rotation.- 3.5.1 Zentripetal- und Zentrifugalkraft.- 3.5.2 Coriolis-Kraft.- 3.6 Drehmoment und. Gleichgewicht.- 3.7 Drehimpuls.- 3.8 Drehimpulserhaltung.- 4 Arbeit und Energie.- 4.1 Beschleunigungsarbeit, kinetische Energie.- 4.2 Potentielle Energie, Hub- und Spannungsarbeit.- 4.3 Energieerhaltung bei konservativen Kräften.- 4.4 Energiesatz bei nichtkonservativen Kräften.- 4.5 Relativistische Dynamik.- 5 Schwingungen.- 5.1 Kinematik der harmonischen Bewegung.- 5.2 Der ungedämpfte, harmonische Oszillator.- 5.2.1 Mechanische harmonische Oszillatoren.- 5.2.2 Schwingungsgleichung und Schwingungsenergie des harmonischen Oszillators.- 5.3 Freie gedämpfte Schwingungen.- 5.3.1 Periodischer Fall (Schwingfall).- 5.3.2 Aperiodischer Grenzfall.- 5.3.3 Aperiodischer Fall (Kriechfall).- 5.3.4 Abklingzeit.- 5.4 Erzwungene Schwingungen, Resonanz.- 5.4.1 Resonanz.- 5.4.2 Leistungsaufnahme des Oszillators.- 5.5 Überlagerung von harmonischen Schwingungen.- 5.5.1 Schwingungen gleicher Frequenz.- 5.5.2 Schwingungen verschiedener Frequenz.- 5.6 Gekoppelte Oszillatoren.- 5.6.1 Gekoppelte Pendel.- 5.6.2 N gekoppelte Oszillatoren.- 5.7 Nichtlineare Oszillatoren, chaotisches Schwingungsverhalten.- 6 Teilchensysteme.- 6.1 Schwerpunkt (Massenzentrum), Impuls und Drehimpuls von Teilchensystemen.- 6.1.1 Schwerpunktbewegung ohne äußere Kräfte.- 6.1.2 Schwerpunktbewegung bei Einwirkung äußerer Kräfte.- 6.1.3 Drehimpuls eines Teilchensystems.- 6.2 Energieinhalt von Teilchensystemen.- 6.2.1 Energieerhaltungssatz in Teilchensystemen.- 6.2.2 Bindungsenergie eines Teilchensystems.- 6.3 Stöße.- 6.3.1 Zentraler elastischer Stoß.- 6.3.2 Nichtzentraler elastischer Stoß.- 6.3.3 Unelastischer Stoß.- 7 Dynamik starrer Körper.- 7.1 Translation und Rotation eines starren Körpers.- 7.2 Rotationsenergie, Trägheitsmoment.- 7.3 Drehimpuls eines starren Körpers.- 7.4 Kreisel.- 7.5 Vergleich Translation — Rotation.- 7.6 Deformierbare Festkörper.- 8 Statistische Mechanik.- 8.1 Kinetische Theorie der Gase.- 8.2 Temperaturskalen, Gasgesetze.- 8.3 Freiheitsgrade, Gleichverteilungssatz.- 8.4 Reale Gase, tiefe Temperaturen.- 8.5 Energieaustausch bei Vielteilchensystemen.- 8.5.1 Volumenarbeit.- 8.5.2 Wärme.- 8.5.3 Energieerhaltungssatz für Vielteilchensysteme.- 8.6 Wärmemengen bei thermodynamischen Prozessen.- 8.6.1 Spezifische und molare Wärmekapazitäten.- 8.6.2 Phasenumwandlungswärmen.- 8.7 Zustandsänderungen bei idealen Gasen.- 8.8 Kreisprozesse.- 8.8.1 Wärmekraftmaschine.- 8.8.2 Kältemaschine und Wärmepumpe.- 8.9 Richtungsablauf physikalischer Prozesse.- 9 Transporterscheinungen.- 9.1 Stoßquerschnitt, mittlere freie Weglänge.- 9.2 Molekulardiffusion.- 9.3 Wärmeleitung.- 9.4 Innere Reibung: Viskosität.- 10 Hydro- und Aerodynamik.- 10.1 Strömungen idealer Flüssigkeiten.- 10.2 Strömungen realer Flüssigkeiten.- II Wechselwirkungen und Felder.- Übersicht über die fundamentalen Wechselwirkungen.- 11 Gravitationswechselwirkung.- 11.1 Der Feldbegriff.- 11.2 Planetenbewegung: Kepler-Gesetze.- 11.3 Newtons Gravitationsgesetz.- 11.4 Das Gravitationsfeld.- 11.5 Satellitenbahnen im Zentralfeld.- 12 Elektrische Wechselwirkung.- 12.1 Elektrische Ladung, Coulomb-Gesetz.- 12.2 Das elektrostatische Feld.- 12.3 Elektrisches Potential.- 12.4 Quantisierung der elektrischen Ladung.- 12.5 Energieaufnahme im elektrischen Feld.- 12.6 Elektrischer Strom.- 12.7 Elektrische Leiter im elektrostatischen Feld, Influenz.- 12.8 Kapazität leitender Körper.- 12.9 Nichtleitende Materie im elektrischen Feld, elektrische Polarisation.- 13 Magnetische Wechselwirkung.- 13.1 Das magnetostatische Feld, stationäre Magnetfelder.- 13.2 Die magnetische Kraft auf bewegte Ladungen.- 13.3 Die magnetische Kraft auf stromdurchflossene Leiter.- 13.4 Materie im magnetischen Feld, magnetische Polarisation.- 14 Zeitveränderliche elektromagnetische Felder.- 14.1 Zeitveränderliche magnetische Felder: Induktion.- 14.2 Selbstinduktion.- 14.3 Energieinhalt des Magnetfeldes.- 14.4 Wirkung zeitveränderlicher elektrischer Felder.- 14.5 Maxwellsche Gleichungen.- 15 Elektrische Stromkreise.- 15.1 Ohmsches Gesetz.- 15.2 Gleichstromkreise, Kirchhoffsche Sätze.- 15.3 Wechselstromkreise.- 15.3.1 Wechselstromarbeit.- 15.3.2 Transformator.- 15.3.3 Scheinwiderstand von R, L und C.- 15.4 Elektromagnetische Schwingungen.- 15.4.1 Freie, gedämpfte elektromagnetische Schwingungen.- 15.4.2 Erzwungene elektromagnetische Schwingungen, Resonanzkreise.- 15.4.3 Selbsterregung elektromagnetischer Schwingungen durch Rückkopplung.- 16 Transport elektrischer Ladung: Leitungsmechanismen.- 16.1 Elektrische Struktur der Materie.- 16.1.1 Atomstruktur.- 16.1.2 Elektronen in Festkörpern.- 16.2 Metallische Leitung.- 16.3 Supraleitung.- 16.4 Halbleitung.- 16.4.1 Eigenleitung.- 16.4.2 Störstellenleitung.- 16.4.3 Hall-Effekt in Halbleitern.- 16.4.4 PN-Übergänge.- 16.5 Elektrolytische Leitung.- 16.6 Stromleitung in Gasen.- 16.6.1 Unselbständige Gasentladung.- 16.6.2 Selbständige Gasentladung.- 16.6.3 Der Plasmazustand.- 16.7 Elektrische Leitung im Hochvakuum.- 16.7.1 Elektronenemission.- 16.7.2 Bewegung freier Ladungsträger im Vakuum.- 17 Starke und Schwache Wechselwirkung Atomkerne und Elementarteilchen.- 17.1 Atomkerne.- 17.2 Massendefekt, Kernbindungsenergie.- 17.3 Radioaktiver Zerfall.- 173.1 Alpha-Zerfall.- 173.2 Beta-Zerfall.- 17.4 Künstliche Kernumwandlungen, Kernergiegewinnung.- 17.5 Elementarteilchen.- III Wellen und Quanten.- 18 Wellenausbreitung.- 18.1 Beschreibung von Wellenbewegungen, Wellengleichung.- 18.2 Elastische Wellen, Schallwellen.- 18.3 Doppler-Effekt, Kopfwellen.- 19 Elektromagnetische Wellen.- 19.1 Erzeugung und Ausbreitung elektromagnetischer Wellen.- 19.2 Elektromagnetisches Spektrum.- 20 Wechselwirkung elektromagnetischer Strahlung mit Materie.- 20.1 Ausbreitung elektromagnetischer Wellen in Materie, Dispersion.- 20.2 Emission und Absorption des Schwarzen Körpers, Plancksches Strahlungsgesetz.- 20.3 Quantisierung des Lichtes, Photonen.- 20.4 Stationäre Energiezustände, Spektroskopie.- 20.5 Induzierte Emission, Laser.- 21 Reflexion und Brechung, Polarisation.- 21.1 Reflexion, Brechung, Totalreflexion.- 21.2 Optische Polarisation.- 22 Geometrische Optik.- 22.1 Optische Abbildung.- 22.2 Abbildungsfehler.- 22.3 Kontrastentstehung.- 23 Interferenz und Beugung.- 23.1 Huygenssches Prinzip.- 23.2 Fraunhofer-Beugung an Spalt und Gitter.- 23.3 Interferenzen an dünnen Schichten.- 24 Wellenaspekte bei der optischen Abbildung.- 24.1 Abbesche Mikroskoptheorie.- 24.2 Holographie.- 25 Materiewellen.- 25.1 Teilchen, Wellen, Unschärferelation.- 25.2 Die de-Broglie-Beziehung.- 25.3 Die Schrödinger-Gleichung.- 25.4 Elektronenbeugung, Elektroneninterferenzen.- 25.5 Elektronenoptik, Elektronenmikroskopie.- 26 Literatur.- 27 Stichwortverzeichnis.