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Book SynopsisDie Physik ist in der Sprache der Mathematik geschrieben, und ihre Erkenntnisse beruhen auf Tausenden von Experimenten. Doch was für ein Bild zeichnet die Physik von der Welt? Was tragen Theorien wie die Relativitätstheorie oder die Quantenmechanik dazu bei? Wie vollständig ist dieses Bild? Dieses Buch beleuchtet, wie sich die „Dinge“, von denen diese Theorien handeln, zu unseren alltäglichen Dingen verhalten und zeigt auf, welche Fragen noch offen sind und welche Probleme damit einhergehen.Der Autor stellt in diesem Buch dar, wie Physik funktioniert, was sie leisten kann und was nicht. Dabei beschreibt er die überraschenden Antworten, die die Physik auf viele unserer Fragen nach der Natur der "Dinge" und der Welt gibt; Antworten, die unsere Intuition vor so manche Herausforderung stellen.Trade Review“... Dieses Buch bietet nicht nur einen Überblick über die moderne Grundlagenphysik, sondern auch eine Einführung in die Philosophie, die Mathematik und in die wissenschaftliche Methodik. Durch den klaren Aufbau und Erzählstil kann man allen Ausführungen sehr gut folgen. Die Begeisterung des Autors für die diskutierten Themen ist durchgehend zu spüren. ... eine schöne Schatzkarte für neugierige Studienanfänger oder Nichtfachleute, die sich ein Bild darüber machen wollen, wie Wissenschaft funktioniert und wie der gesicherte Stand der Dinge ist.” (Rahel Knöpfel, Bad Doberan, in: Treffpunkt Buch plus, 2020) “... zeigt das Werk, das schon jüngeren Lesern empfohlen werden kann, in verständlicher Form Erfolge und Grenzen der Naturwissenschaften auf.” (Michael Mücke, in: ekz-Informationsdienst, Heft 13, 2020) Table of Contents1 Einleitung.- 2 Philosophie.- 3 Mathematik.- 4 Naturwissenschaft.- 5 Reduktionismus.- 6 Physik.- 7 Die Grundpfeiler der Physik.- 8 Das Unbekannte.- 9 Dinge und Fakten.- 10 Die praktischen Grenzen der Physik.- 11 Die prinzipiellen Grenzen der Physik.- 12 Schluss.

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Book SynopsisAnschaulichkeit vor Formalismus - die unvergleichlich verständliche Einführung in die Elektrostatik und -dynamik und Optik für Studierende der Natur- und Ingenieurwissenschaften in neuer Auflage! Elektrotechnik, Maschinenbau, Chemie, Geophysik, Biologie: eine Einführung in die Physik gehört für alle Studierende der Natur- und Ingenieurwissenschaften unumgänglich zum Studium dazu, sei es im Rahmen der Physikvorlesungen für Hauptfachstudierende oder in Form auf spezifische Studiengänge zugeschnittener Veranstaltungen. Die vierte Auflage des Lehrbuchklassikers von Friedhelm Kuypers gibt in gewohnt anschaulicher Weise eine Einführung in die Elektrostatik und -dynamik und die Optik, wobei die physikalischen Grundlagen stets mit der Darstellung von Anwendungen aus dem Alltag flankiert werden. Jeder Abschnitt wurde vollständig überarbeitet, um noch besser auf immer wieder vorkommende Probleme der Studierenden einzugehen. Im Aufgaben- und Lösungsteil werden die mittleren und schweren Aufgaben nun mit einer anschaulichen Vorstellung der behandelten Physik eingeleitet, bevor die eigentlichen Rechnungen beginnen.Table of ContentsC Elektrizität 17 Elektrostatische Felder 1 17.1 Elektrische Ladung 1 17.2 Die Coulombkraft 2 17.3 Das elektrische Feld 4 17.4 Gaußscher Satz 10 17.5 Kopierer und Laserdrucker * 19 17.6 Noch einmal in Kürze 22 17.7 Aufgaben 24 18 Potential und Spannung 26 18.1 Elektrostatische Arbeit 26 18.2 Potential und Spannung 27 18.3 Influenz 33 18.4 Noch einmal in Kürze 34 18.5 Aufgaben 35 19 Kondensatoren 39 19.1 Kapazität der Plattenkondensatoren 39 19.2 Energiedichte elektrischer Felder 42 19.3 Dielektrika 45 19.4 Piezoelektrizität 50 19.5 Noch einmal in Kürze 52 19.6 Aufgaben 53 20 Elektrischer Strom 57 20.1 Der elektrische Strom 57 20.2 Ohmsches Gesetz 58 20.3 Elektrische Leistung 63 20.4 RC-Gleichstromkreise 65 20.5 Noch einmal in Kürze 72 20.6 Aufgaben 73 21 Magnetfelder 77 21.1 Einführung 77 21.2 Das Biot-Savartsche Gesetz 79 21.3 Das Durchflutungsgesetz 86 21.4 Lorentzkraft 89 21.5 Drehmoment auf Leiterschleifen 95 21.6 Der Halleffekt 98 21.7 Supraleiter * 100 21.8 Noch einmal in Kürze 103 21.9 Aufgaben 105 22 Induktion 109 22.1 Das Faradaysche Induktionsgesetz 109 22.2 Lenzsche Regel 114 22.3 Wirbelströme 116 22.4 Induktivität 118 22.5 RL-Gleichstromkreise 122 22.6 Energiedichte magnetischer Felder 126 22.7 Noch einmal in Kürze 127 22.8 Aufgaben 129 23 Magnetismus in Materie 134 23.1 Magnetisierung 134 23.2 Diamagnetismus * 137 23.3 Paramagnetismus * 138 23.4 Ferromagnetismus 139 23.5 Magnetspeicher * 144 23.6 Abschirmung von Feldern * 145 23.7 Noch einmal in Kürze 146 23.8 Aufgaben 148 24 Wechselstromkreise 150 24.1 Wechselspannung an ohmschen Widerständen 150 24.2 Wechselspannung an Spulen 151 24.3 Wechselspannung an Kondensatoren 153 24.4 Reelle Berechnungen * 154 24.5 Komplexe Zahlen * 156 24.6 Komplexe Widerstände 158 24.7 Leistung in Wechselstromkreisen 166 24.8 Transformator 169 24.9 Drehstrom * 171 24.10 Schutzeinrichtungen * 177 24.11 Noch einmal in Kürze 179 24.12 Aufgaben 181 D Optik 25 Reflexion 186 25.1 Einführung 186 25.2 Reflexionsgesetz 186 25.3 Sphärische Spiegel 189 25.4 Noch einmal in Kürze 196 25.5 Aufgaben 198 26 Brechung 201 26.1 Brechungsgesetz 201 26.2 Totalreflexion und Lichtleiter 205 26.3 Dispersion 208 26.4 Dünne Linsen 211 26.5 Abbildungsfehler 220 26.6 Noch einmal in Kürze 221 26.7 Aufgaben 223 27 Optische Geräte 228 27.1 Das Auge 228 27.2 Die Lupe 231 27.3 Das Mikroskop 233 27.4 Das Fernrohr 235 27.5 Noch einmal in Kürze 238 27.6 Aufgaben 239 E Wellen 28 Einführung 241 28.1 Wellenfunktionen 242 28.2 Intensität harmonischer Wellen 253 28.3 Noch einmal in Kürze 255 28.4 Aufgaben 256 29 Stehende Wellen 258 29.1 Einleitung 258 29.2 Interferenz bei gleicher Ausbreitungsrichtung 258 29.3 Stehende Wellen 259 29.4 Schwingungen idealer Saiten 262 29.5 Noch einmal in Kürze 266 29.6 Aufgaben 266 30 Interferenz 269 30.1 Zweistrahlinterferenz 270 30.2 Vielstrahlinterferenz 276 30.3 Interferenz von Lichtwellen 279 30.4 Optische Weglänge * 285 30.5 Interferenz an dünnen Schichten 289 30.6 CD- und DVD-Spieler * 294 30.7 Laser * 296 30.8 Noch einmal in Kürze 301 30.9 Aufgaben 304 31 Beugung 311 31.1 Huygenssches Prinzip 311 31.2 Beugung am Einzelspalt 312 31.3 Beugung und Interferenz an Mehrfachspalten 318 31.4 Beugung an Lochblende 320 31.5 Noch einmal in Kürze 326 31.6 Aufgaben 327 32 Polarisation 329 32.1 Polarisator und Analysator 329 32.2 Polarisationsverfahren für Licht 332 32.3 Optische Aktivität und LCD-Bildschirme * 335 32.4 Noch einmal in Kürze 337 32.5 Aufgaben 338 33 Akustik 341 33.1 Schallpegel und Lautstärke 341 33.2 Nachhall 348 33.3 Schallschutz 350 33.4 Doppler-Effekt 355 33.5 Noch einmal in Kürze 358 33.6 Aufgaben 360 Lösungen Lösungen: 17 Elektrostatische Felder 363 Lösungen: 18 Potential und Spannung 367 Lösungen: 19 Kondensatoren 373 Lösungen: 20 Elektrischer Strom 379 Lösungen: 21 Magnetfelder 388 Lösungen: 22 Induktion 393 Lösungen: 23 Magnetismus in Materie 403 Lösungen: 24 Wechselstromkreise 405 Lösungen: 25 Reflexion 415 Lösungen: 26 Brechung 423 Lösungen: 27 Optische Geräte 432 Lösungen: 28 Einführung 435 Lösungen: 29 Stehende Wellen 437 Lösungen: 30 Interferenz 442 Lösungen: 31 Beugung 453 Lösungen: 32 Polarisation 456 Lösungen: 33 Akustik 458 Stichwortverzeichnis 465

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Book SynopsisDieses Lehrbuch bietet Studierenden der ersten Semester eine Einführung in die Theoretische Physik sowie die dazu erforderlichen mathematischen Werkzeuge. Parallel zu den Inhalten der Klassischen Mechanik lernen Sie die nötige Mathematik gleich mit – und auch die Denkweise in der Theoretischen Physik kennen. Unter sorgfältiger Berücksichtigung des Wissensstands von Studienanfängern wird eine ausführliche, schrittweise Darstellung von allen Herleitungen und Beispielen geboten. Dabei werden Ihnen nicht nur die analytischen Lösungsverfahren gezeigt, sondern Sie erhalten auch einen Einblick in die große Bedeutung von computergestützten, numerischen Verfahren. Das Buch beginnt mit den Leitbegriffen des Zustands und der Bewegungsgleichung, worauf aufbauend die Struktur der Newton‘schen Mechanik in leicht nachvollziehbarer Art und Weise vermittelt wird. Als dazugehörige mathematische Themen werden komplexe Zahlen, Vektoren und Matrizen, Taylor-Reihen, gewöhnliche Differenzialgleichungen, Fourier-Reihen, partielle Ableitungen und Elemente der Vektoranalysis behandelt. Ebenso finden Sie in diesem Buch eine Untersuchung elementarer Erhaltungssätze als auch deren Anwendung auf physikalische Fragestellungen wie z.B. die Begründung der Kepler‘schen Gesetze.Table of ContentsVorwort.- 1 Grundkonzepte.- 2 Beschreibung der Bewegung von Massenpunkten.- 3 Dynamische Gesetze für einen Massenpunkt.- 4 Gewöhnliche Differenzialgleichungen.- 5 Fourier-Reihen.- 6 Nichtlineare Dynamik.- 7 Systeme mit mehr als einem Teilchen.- 8 Partielle Ableitungen.- 9 Energie.- 10 Zweiteilchenproblem mit Gravitationskraft.- 11 Drehbewegungen.- 12 Spezielle Relativitätstheorie - 13 Anhänge: A Computerprogramm zu Kap. 1.- B Computerprogramm zu Kap. 6.- Index.

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Book SynopsisDas modern gestaltete Lehrbuch zur Experimentalphysik lädt Studierende der Physik und der Nachbardisziplinen dazu ein, die Mechanik zu erlernen. Mit anschaulichen Beispielen, einer reichen Bebilderung und modernen Aufgaben führt das Buch durch den Stoff der Bachelorvorlesung. Die Autoren legen dabei den Schwerpunkt auf Experimente, die sie anhand vieler Abbildungen erklären, und erleichtern somit das Verständnis der physikalischen Phänomene. Das Buch behandelt die Mechanik des Massenpunktes und des starren Körpers, elastische Körper, Aero- und Hydrodynamik sowie Schwingungen und Wellen.Table of ContentsVorwort.- Teil I Einleitung.- 1 Was ist Physik,- 2 Physikalische Größen.- 3 Messfehler.- 4 Methodik.- Teil II Mechanik der Massenpunkte.- 5 Kinematik des Massenpunktes.- 6 Dynamik eines Massenpunktes.- 7 Arbeit und Energie.- 8 Impuls.- 9 Reibung.- 10 Scheinkräfte.- 11 Himmelsmechanik.- Teil III Mechanik starrer Körper.- 12 Der starre Körper.-13 Drehbewegungen.- Teil IV Elastische Körper.- 15 Hydro- und Aerostatik.- 16 Hydro- und Aerodynamik.- Teil V Schwingungen und Wellen.- 17 Schwingungen.- 18 Wellen.- 19 Akustik.- Anhänge.

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Book SynopsisSuchen Sie einen leichten Einstieg in die fortgeschrittenen Bereiche der Physik? »Physik II für Dummies« hilft Ihnen, Elektrizität und Magnetismus zu verstehen. Außerdem erklärt Ihnen Steven Holzner, was Sie über Schall und Licht, Brechung, Interferenz und Reflektion wissen sollten. Auch in diesem Band kommen Mechanik und Wärmelehre nicht zu kurz und der Autor gibt Ihnen zu Beginn des Buches einen Crashkurs in den Grundlagen der Physik. So sind Sie mit diesem Buch bestens gerüstet, wenn es bei der Physik mal ein bisschen mehr sein soll.Table of ContentsÜber den Autor 7 Widmung 7 Danksagung 7 Über die Übersetzer 7 Einleitung 19 Über dieses Buch 19 Schreibweisen in diesem Buch 20 Was Sie nicht unbedingt lesen müssen 20 Voraussetzungen 20 Der Aufbau dieses Buches 21 Teil I: Grundlagen der Physik 21 Teil II: Arbeit hält warm: Mechanik und Wärmelehre 21 Teil III: Feldarbeit: Elektrizität und Magnetismus 21 Teil IV: Wellenreiten: Licht und Schall 21 Teil V: Moderne Physik 22 Teil VI: Der Top-Ten-Teil 22 Symbole in diesem Buch 22 Nun kann es losgehen! 22 Teil I Grundlagen der Physik 23 Kapitel 1 Die Welt verstehen: Physik II, die Fortsetzung 25 Mechanik und Wärmelehre 25 Elektrizität und Magnetismus 25 Elektrische Ladungen und elektrische Felder 26 Einen Schritt weiter: der Magnetismus 26 Wechselstromkreise: Wechselspiel zwischen elektrischen und magnetischen Feldern 27 Das ist die perfekte Welle 27 Alles über Schallwellen 28 Die Natur des Lichts 28 Spielen mit Licht: Reflexion und Brechung 29 Bilderzeugung: Linsen und Spiegel 29 Interferenz: wenn Licht mit Licht wechselwirkt 30 Die moderne Physik: ein weit verzweigtes Feld 31 Die Schwarzkörperstrahlung: Wärme bedeutet Helligkeit 31 Die Relativitätstheorie: natürlich gilt E = mc2 31 Identitätsprobleme: der Welle-Teilchen-Dualismus 32 Das αβγ der Strahlung 32 Kapitel 2 Startvorbereitungen 33 Mathematik und Messungen: Überblick über die grundlegenden Kenntnisse 33 Die Maßsysteme MKS und CGS 33 Einheiten umrechnen 34 Vereinfachung durch Exponentialschreibweise 37 Auffrischung der Algebra-Kenntnisse 38 Verwendung der Trigonometrie 38 Beschränkung auf signifikante Stellen 40 Auffrischung Ihrer Physik-Kenntnisse 41 Mit Vektoren den Weg weisen 41 Bewegung: Geschwindigkeit und Beschleunigung 42 Zwang ausüben: eine Frage der Kraft 43 Karussell fahren: die Kreisbewegung 43 Strömende Elektronen: Schaltkreise 45 Teil II Arbeit hält warm: Mechanik und Wärmelehre 47 Kapitel 3 Mechanik 49 Bewegung pur: Kinematik 49 Geradeaus: Translationsbewegungen 50 Immer dasselbe: Energie- und Impulserhaltungssatz 51 Beispiel: Stöße 52 Kreisverkehr: Kreisbewegungen 54 Auf die Kraft kommt es an: Dynamik 59 Arbeit und weitere Größen 63 Drehbewegungen 67 Vergleich von Translation und Rotation 73 Kapitel 4 Manche mögen’s heiß: Wärmelehre 75 Brauchen wir dicke Pullover? Temperatur und Wärme 75 Temperaturmessung 75 Volumen und Längenausdehnung 77 36 Grad und es wird noch heißer: Wärme und Wärmemengen 80 Whiskey on the Rocks: Phasenübergänge 81 Gut Versteckt: latente Wärme 82 Langsam warm werden: Wärmetransport 83 Grundlagen des Wärmetransports 83 Vorsicht: der Griff ist heiß! Die Wärmeleitung 84 Nur heiße Luft: die Konvektion 86 Die Sonne spüren: Strahlung 86 Nichts als heiße Luft: Thermodynamik von Gasen 86 Nicht gerade wenig: Avogadrozahl 87 Ideal: das Gasgesetz 87 Ganz schön schnell: Energie und Geschwindigkeit von Gasmolekülen 90 Die vier Hauptsätze der Thermodynamik 92 Null, aber wichtig: der »nullte« Hauptsatz 92 Der 1. Hauptsatz 92 Der 2. Hauptsatz 98 Der 3. Hauptsatz 100 Teil III Feldarbeit: Elektrizität und Magnetismus 103 Kapitel 5 Ganz schön geladen: die Elektrizität 105 Elektrische Ladungen 105 Nichts geht verloren: Ladung bleibt erhalten 105 Messung elektrischer Ladung 106 Gegensätze ziehen sich an: abstoßende und anziehende Kräfte 106 Ganz schön geladen 108 Statische Elektrizität: Aufbau überschüssiger Ladung 108 Auflademethoden 109 Eine Frage des Materials: Leiter und Isolatoren 111 Das Coulomb’sche Gesetz: die Berechnung der Kräfte zwischen Ladungen 111 Elektrische Felder: eine Einführung 112 Geladene Flächen: Grundlegendes über Felder 112 Elektrische Felder von geladenen Körpern 114 Gleichmäßige elektrische Felder: der Parallel-Platten-Kondensator 115 Abschirmung: das elektrische Feld innerhalb von Leitern 117 Spannung: das Potential erkennen 118 Die Grundlagen elektrischer Potentiale 119 Arbeit aufwenden, um Ladungen zu bewegen 120 Berechnung des elektrischen Potentials von Ladungen 121 Äquipotentialflächen von Punktladungen und geladenen Flächen 122 Gespeicherte Ladung: Kondensatoren und Dielektrika 124 Die gespeicherte Ladung eines Kondensators 124 Zusätzliche Kapazität durch Dielektrika 124 Berechnung der Energie von Kondensatoren mit Dielektrika 125 Kapitel 6 Magnetismus ist anziehend 127 Alles über Magnetismus: die Verbindung zwischen Magnetismus und Elektrizität 127 Elektronenschleifen: Permanentmagnete und magnetische Materialien 128 Von Norden nach Süden oder von Pol zu Pol 129 Die Definition des magnetischen Feldes 131 Sie müssen sich schon bewegen: magnetische Kräfte auf Ladungen 132 Die Größe der magnetischen Kraft 132 Die Rechte-Hand-Regel 133 Pure Faulheit: Magnetfelder vermeiden Arbeit 134 Im Kreis herum: geladene Teilchen in Magnetfeldern 134 Magnetische Kräfte auf elektrische Ströme 139 Von der Geschwindigkeit zum Strom: Strom in die Formel für die magnetische Kraft bringen 139 Das Drehmoment: in Elektromotoren Strom den Dreh geben 141 Zurück zur Quelle: Erzeugung von Magnetfeldern durch elektrischen Strom 143 Erzeugung eines Magnetfeldes durch einen Leitungsdraht 144 In das Zentrum rücken: Magnetfelder von Stromschleifen 146 Schleifen aneinanderreihen: die Erzeugung von gleichmäßigen Feldern durch Zylinderspulen 148 Kapitel 7 Wechselströme und Wechselspannungen 151 Wechselstromkreise und Widerstände 151 Das Ohm’sche Gesetz für Wechselspannung 152 Durchschnittlich: der quadratische Mittelwert von Strom und Spannung 153 In Phase: die Verbindung von Widerständen und Wechselspannungsquellen 154 Wechselspannung und Kondensatoren: Speicherung von Ladung im elektrischen Feld 155 Der Blindwiderstand 156 Nicht in Phase: der Strom eilt der Spannung voraus 157 Erhaltung der Leistung 159 Wechselspannung und Induktionsspulen: im magnetischen Feld Energie speichern 159 Das Faraday’sche Gesetz: das Prinzip der Induktion 160 Der induktive Widerstand 164 Hintendran: der Strom eilt der Spannung nach 165 Wettrennen zwischen Strom und Spannung: die RLC-Reihenschaltung 166 Die Impedanz: das Verhältnis von Strom und Spannung bei Bauelementen 167 Nacheilen oder Vorauseilen: die Größe der Phasenverschiebung 170 Das ist Spitze: Berechnung des maximalen Stromes in einer RLC-Reihenschaltung 172 Den Blindwiderstand ausschalten 172 Bestimmung der Resonanzfrequenz 173 Halbleiter und Dioden 174 Dotierung von Halbleitern 174 Teil IV Wellenreiten: Licht und Schall 175 Kapitel 8 Erforschung der Wellen 177 Wellen: Transport von Energie 177 Auf und ab: Transversalwellen 178 Vorwärts und wieder zurück: Longitudinalwellen 179 Eigenschaften von Wellen: so arbeitet eine Welle 179 Bestandteile einer Welle 179 Mathematische Beschreibung einer Welle 181 Den Sinus betrachten: graphische Darstellung von Wellen 183 Wenn Wellen zusammenstoßen: das Verhalten von Wellen 186 Kapitel 9 Hören Sie sich das an 187 Schwingen, um gehört zu werden: Schallwellen als Schwingungen 187 Die Lautstärke vergrößern: Druck, Kraft und Intensität 189 Unter Druck: Messung der Amplitude von Schallwellen 190 Die Intensität des Schalls 191 Berechnung der Schallgeschwindigkeit 193 Schnell: die Schallgeschwindigkeit in Gasen 194 Schneller: die Schallgeschwindigkeit in Flüssigkeiten 196 Am schnellsten: die Schallgeschwindigkeit in Festkörpern 197 Das Verhalten von Schallwellen 198 Ein Echo zurückwerfen: Reflexion von Schallwellen 199 Im selben Raum: die Interferenz von Schallwellen 200 Die Beugung von Schallwellen 208 Kommen und Gehen mit dem Doppler-Effekt 209 Die Schallgrenze durchbrechen: Druckwellen 211 Kapitel 10 Es werde Licht: wenn sich Elektrizität und Magnetismus vereinen 215 Es werde Licht: Erzeugung und Empfang von Wellen 215 Erzeugung eines elektrischen Wechselfeldes 215 Ein entsprechendes magnetisches Wechselfeld hinzufügen 217 Der Empfang von Radiowellen 219 Den Regenbogen betrachten: das elektromagnetische Spektrum 221 Das elektromagnetische Spektrum unter der Lupe 221 Frequenz und Wellenlänge des Lichts 222 Unschlagbar: die Spitzengeschwindigkeit des Lichts 223 Das erste erfolgreiche Experiment zur Bestimmung der Lichtgeschwindigkeit 224 Die theoretische Bestimmung der Lichtgeschwindigkeit 226 Die Energiedichte von Licht 228 Bestimmung der momentanen Energie 228 Die durchschnittliche Energiedichte des Lichts 231 Kapitel 11 Brechung und Linsen 233 Mit Strahlen geht es einfacher 233 Die Verlangsamung des Lichts: der Brechungsindex 235 Berechnung der Verlangsamung 235 Die Ablenkung berechnen: das Snellius‘sche Brechungsgesetz 236 Der Regenbogen: Wellenlängen trennen 238 Lichtbrechung und Reflexion nach innen 239 Es kommt wieder zurück: die Totalreflexion 240 Polarisiertes Licht: es wird teilweise reflektiert 242 Linsen erzeugen Bilder 244 Gegenstände und Bilder 245 Im Brennpunkt: Sammel- und Zerstreuungslinsen 245 Darstellung von Strahlengängen 248 Mathematische Beschreibung von Abbildung und Vergrößerung 251 Die Linsengleichung 252 Die Gleichung für die Vergrößerung 254 Stärkere Vergrößerung durch die Kombination von Linsen 256 Mikroskope und Fernrohre 257 Winkelvergrößerung 259 Kapitel 12 Der Schein fällt zurück: Reflexion und Spiegel 261 Reflexion an ebenen Spiegeln 261 Bestimmung der Winkel 262 Erzeugung von Bildern durch ebene Spiegel 262 Die Größe eines Spiegels 264 Gekrümmte Spiegel 266 Der Hohlspiegel 267 Kleiner und kleiner: konvexe Spiegel 270 Zusammenfassung in Zahlen: Gleichungen zur Beschreibung sphärischer Spiegel 272 Die Spiegelgleichung 272 Größer oder kleiner: die Vergrößerung 274 Kapitel 13 Licht und Schatten: Interferenz und Beugung 277 Wenn Wellen zusammentreffen: die Interferenz von Licht 277 Wellen in Phase: konstruktive Interferenz 278 Es wird dunkel: destruktive Interferenz 280 Interferenz: Erzeugung von kohärentem Licht 282 Der Doppelspalt 282 Benzintropfen in einer Pfütze: Interferenzen an dünnen Schichten 286 Beugung am Einzelspalt: Interferenz von Elementarwellen 290 Das Huygens’sche Prinzip: die Beugung am Spalt 290 Die Streifen im Beugungsmuster 292 Berechnung eines Beugungsmusters 294 Viele Spalte: das Beugungsgitter 295 Trennung der Farben anhand von Beugungsgittern 295 Beugung am Gitter: ein Beispiel 296 Sehen Sie klar: Auflösungsvermögen und Beugung an einem Loch 297 Teil V Moderne Physik 301 Kapitel 14 Hören Sie auf Einstein: die spezielle Relativitätstheorie 303 Los geht’s: Grundlagen der speziellen Relativitätstheorie 304 Betrachten Sie Ihren Ausgangspunkt: Bezugssysteme 304 Die Postulate der speziellen Relativitätstheorie 306 Die spezielle Relativitätstheorie 307 Die Zeit verlangsamen: Zeitdilatation 308 Die Länge verkürzen: Längenkontraktion 313 Der Impuls nahe der Lichtgeschwindigkeit 316 Es ist soweit: E = mc2 318 Die Ruheenergie: die Energie, die auf der Masse beruht 318 Die kinetische Energie eines Körpers 320 Die potentielle Energie übergehen 322 Geschwindigkeiten nahe der Lichtgeschwindigkeit addieren 323 Kapitel 15 Energie und Materie: sowohl Wellen als auch Teilchen 325 Die Strahlung schwarzer Körper: Entdeckung der Teilchennatur des Lichts 325 Die Aufregung um die Schwarzkörperstrahlung 326 Diskret werden: das Planck’sche Wirkungsquantum 327 Lichtpakete: Fortschritt durch den photoelektrischen Effekt 327 Die Erklärung des photoelektrischen Effekts 328 Einstein als Retter: die Einführung der Photonen 329 Die kinetische Energie der Elektronen 330 Der sofortige Austritt der Elektronen 331 Ein Zahlenbeispiel zum photoelektrischen Effekt 332 Zusammenstöße: Überprüfung der Teilchennatur des Lichts anhand des Compton-Effekts 333 Die De-Broglie-Wellenlänge: Beobachtung der Wellennatur der Materie 336 Interferierende Elektronen: Bestätigung von de Broglies Vorschlag 336 Berechnung der Wellenlänge verschiedener Teilchen 337 Keine Gewissheit: die Heisenberg’sche Unschärferelation 339 Die Unschärfe bei der Elektronenbeugung 339 Herleitung der Unschärferelation 339 Berechnung von Unschärfen 342 Kapitel 16 Feine Details: die Struktur der Atome 345 Beschreibung der Atome: das Planeten-Modell 345 Die Rutherford-Streuung: die Entdeckung des Atomkerns durch die Streuung von Alpha-Teilchen 346 Zusammenstürzende Atome: Infragestellung des Rutherford’schen Planetenmodells 347 Antwort auf die Infragestellung: diskret werden mit Linienspektren 347 Überarbeitung des Planetenmodells des Wasserstoffatoms: das Bohr’sche Modell 350 Berechnung der erlaubten Elektronenenergien 352 Berechnung der erlaubten Radien 353 Bestimmung der Rydberg-Konstante anhand des Linienspektrums von Wasserstoff 355 Darstellung im Energieniveauschema 356 Begründung für die Quantisierung: De Broglie überdenkt das Bohr’sche Modell 357 Die Elektronenkonfiguration: die Quantenphysik und das Atom 358 Die vier Quantenzahlen 358 Zahlenverarbeitung: die Anzahl der Quantenzustände 360 Mehrelektronenatome: das Pauli-Prinzip 362 Kurzschreibweise der Elektronenkonfiguration 364 Kapitel 17 Kernphysik und Radioaktivität 367 Die Struktur des Atomkerns 367 Die Rolle der Chemie: Ordnungszahl und Massenzahl 368 Anzahl der Neutronen: Isotope eines Elementes 369 Ach, wie klein: das Volumen und der Radius des Atomkerns 370 Berechnung der Dichte des Kerns 371 Die starke Wechselwirkung: Sie hält die Kerne zusammen 371 Die abstoßende Kraft zwischen den Protonen 372 Die starke Wechselwirkung 372 Bestimmung der Bindungsenergie des Kerns 373 Von α bis γ: die verschiedenen Arten des radioaktiven Zerfalls 375 Freisetzung von Helium: der Alpha-Zerfall 376 Gewinnung von Protonen: der Beta-Zerfall 377 Emission von Photonen: der Gamma-Zerfall 378 Griff zum Geiger-Zähler: die Halbwertszeit und radioaktiver Zerfall 379 Die Halbwertszeit 380 Zerfallsraten: Aktivität eines Stoffes 381 Teil VI Der Top-Ten Teil 383 Kapitel 18 Zehn Experimente, die die Welt verändert haben 385 Michelsons Messung der Lichtgeschwindigkeit 385 Das Doppelspaltexperiment von Young: Licht ist eine Welle 386 Der photoelektrische Effekt 386 Die Entdeckung von Materiewellen durch Davisson und Germer 387 Röntgenstrahlen 387 Marie Curie und die Radioaktivität 387 Rutherfords Entdeckung des Atomkerns 388 Der Stern-Gerlach-Versuch 388 Das Atomzeitalter: der erste Atommeiler 388 Bestätigung der speziellen Relativitätstheorie 389 Kapitel 19 Zehn Online-Rechner 391 Vektor-Rechnung 391 Zentripetalbeschleunigung einer Kreisbewegung 391 Die in einem Kondensator gespeicherte Energie 392 Elektrische Resonanzfrequenz 392 Kapazitiver Blindwiderstand 392 Induktiver Blindwiderstand 393 Umrechnung von Frequenz und Wellenlänge 393 Längenkontraktion 393 Der relativistische Faktor 393 Berechnung von Halbwertszeiten 394 Stichwortverzeichnis 395

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Book SynopsisDer Inhalt dieses Buches entspricht in seinem Umfang ungefähr einer einsemestrigen Einführungsvorlesung in die Atomphysik. Vorausgesetzt werden einige Kenntnisse aus der Mechanik und Elektrodynamik sowie Grundkenntnisse in Vektor-und Differential­ rechnung. Vertrautheit mit der Quantenmechanik wird nicht unbedingt vorausgesetzt. Natürlich ist sie nützlich, und der Leser wird dann einiges überschlagen können. Aber der vor­ liegende Text ist vor allem auch für Studenten gedacht, die etwa gleichzeitig mit dem Studium der Atomphysik und der Quantenmechanik beginnen, oder die sich auf die Quantenmechanik erst vorbereiten wollen. Schließlich hat sich die Quantenmechanik historisch an der Atomphysik entwickelt und ist auch in der Darstellung nicht gut von ihr zu trennen. Daher werden in dem vorliegenden Text, ausgehend von den experimen­ tellen Grundlagen, zunächst die einfachsten quantenmechanischen Begriffe erläutert. Es wird dann im weiteren hauptsächlich von der Schrödingergleichung und von einfachen Symmetrie-Betrachtungen Gebrauch gemacht. Diese Darlegungen können und sollen ein reguläres Studium der Quantenmechanik natürlich nicht ersetzen_ Sie sollen aber eine gewisse Ergänzung dadurch bieten, daß die Perspektiven anders liegen als bei einer theo­ retischen Einführung in die Quantenmechanik. Diese Wiederholung beim Lernen schadet nicht, im Gegenteil: alle Erfahrung zeigt, daß kaum jemand in der Lage ist, Quanten­ mechanik auf Anhieb zu lernen und damit umzugehen. Das Verständnis der Quanten­ mechanik entsteht vielmehr normalerweise durch längere Gewöhnung und durch ein vielfaches Durchdenken der Probleme aus verschiedenen Blickrichtungen.Table of Contents1 Die Grundlagen.- 1.1 Einleitung: Was ist Atomphysik?.- 1.2 Fundamentale Experimente.- 1.3 Die Quantelung der Energie.- 1.4 Spektroskopie, praktische Einheiten.- 1.5 Grenzen der klassischen Beschreibung, Bohrsches Modell.- 2 Teilchen und Wellen.- 2.1 Teilcheninterferenzen.- 2.2 Wellenpakete, Unschärferelation.- 2.3 Die Schrödinger-Gleichung.- 2.4 Einfachste Anwendungen: Rechteckpotential, harmonischer Oszillator.- 3 Einfache Zustände des Wasserstoffatoms.- 3.1 Die Schrödinger-Gleichung im Zentralfeld.- 3.2 Eigenzustände des Wasserstoffatoms.- 3.3 Eigenschaften des Drehimpulses.- 3.4 Diskussion der Wasserstoff-Wellenfunktionen.- 4 Magnetfeld und Spin des Elektrons.- 4.1 Magnetische Momente.- 4.2 Der Spin des Elektrons.- 4.3 Formale Beschreibung des Spins.- 4.4 Relativistische Behandlung des Elektrons.- 5 Vollständige Beschreibung des Wasserstoffspektrums.- 5.1 Spin-Bahn-Kopplung.- 5.2 Die Feinstruktur.- 5.3 Die Hyperfeinstruktur.- 5.4 Quantenelektrodynamische Effekte, Lamb-Shift.- 6 Die Emission von Lichtquanten.- 6.1 Empirisches zu den Auswahlregeln und den Eigenschaften der Quanten.- 6.2 Der Zeeman-Effekt. Weiteres zu den Lichtquanten.- 6.3 Übergangswahrscheinlichkeiten, induzierte und spontane Emission.- 6.4 Die Lebensdauer angeregter Zustände und die Breite von Spektrallinien.- 7 Identische Teilchen.- 7.1 Fermionen und Bosonen.- 7.2 Fermionensysteme, Pauli-Prinzip.- 7.3 Das Heliumatom.- 8 Atome mit mehreren Elektronen.- 8.1 Modelle mit unabhängigen Teilchen.- 8.2 Das Schalenmodell der Hülle.- 8.3 Röntgenspektren.- 8.4 Spektren komplexer Atome.- 9 Die Wechselwirkung der Elektronenhülle mit mangnetischen und elektrischen Feldern.- 9.1 Hyperfeinstruktur komplexer Atome.- 9.2 Atome im äußeren Magnetfeld.- 9.3 Die magnetische Aufspaltung der Hyperfeinstruktur-Terme.- 9.4 Der Stark-Effekt.- 10 Kohärente und inkohärente Strahlungsquellen.- 10.1 Systeme mit vielen Bosonen.- 10.2 Hohlraumstrahlung.- 10.3 Maser und Laser.- 11 Ungewöhnliche Atome.- 11.1 Allgemeines.- 11.2 Positronium und Myonium.- 11.3 Myonische Atome.- 11.4 Hadronische Atome.- 12 Gebundene Atome.- 12.1 Übersicht.- 12.2 Die Ionenbindung.- 12.3 Das Wasserstoffmolekül, die kovalente Bindung.- 12.4 Molekülanregungen.- 12.5 Elektronenzustände im Festkörper.- Anhang A 1. Komplexe Zahlen; Beschreibung der ebenen Welle.- Anhang A 2. Vergleich verschiedener Darstellungsformen der quantenmechanischen Größen.- Literaturhinweise.- Spektraltafel.

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Book SynopsisDie frühesten Mythen und Kosmologien 3 5 Astronomie und Zeitrechnung. 35 Stonehenge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 Ägyptische Astronomie . . . . . . . . . . . 38 Babylonische und assyrische Astrologie. 39 Ist Astrologie eine Wissenschaft? 41 Zusammenfassung. . . . . . . . . . . . . . . . 42 6 Der Irrweg der griechischen Wissenschaft . 44 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 Die Entstehung der griechischen Wissenschaft 45 Der pythagoräische Zugang zur Wissenschaft . . 46 Aristoteles und die Natur . . . . . . . . . . . . . . . 50 Der Irrweg der griechischen Wissenschaft: Eine Zusammenfassung 51 7 Galilei und die wissenschaftliche Revolution . . . . . . . . . 55 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 . . Die Entwicklung der Wissenschaft von den alten Griechen bis zur Renaissance ....... . 56 Kopernicus und Kepler ..... . 57 Christentum und Wissenschaft .. . 58 Galileo Galilei: Leben und Werk . 60 Die Konfrontation zwischen Galilei und der katholischen Kirche 62 Das Leben des Galilei nach Bertold Brecht . 66 Schlußfolgerungen . . . . . . . . . . . . . . . . 67 8 Die Welt als Uhrwerk. 70 Einleitung . . . . . . . 70 Das Uhrwerk-Modell . . 71 Newtons Physik . . . . . 7 3 Der Einfluß der Newtonsehen Mechanik 74 Newtonsehe Philosophie und Theologie 7 5 Newtonsehe Philosophie und der freie Wille . 76 Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 VI 9 Romantik, Physik und Goethe ... . 79 Einleitung ................. . 79 Romantik und englische Dichtkunst . 80 Deutsche Romantik .... 82 Goethe und die Romantik 83 Goethe als Wissenschaftler 85 Zusammenfassung ..... . 87 10 Wissenschaft und industrielle Revolution 88 Einleitung .......... . 88 Die industrielle Revolution ....... . 89 Die Lunatiker ............... . 89 Dampfmaschine und Thermodynamik 90 Elektromagnetische Theorie und elektrische Industrie 92 Schlußfolgerungen ................... . 93 11 Maxwellscher Dämon, Wärmetod und Evolution ... . 95 Einleitung ............................. .Table of Contents1 Die zwei Kulturen.- 2 Die verlorene Welt.- 3 Das Wachstum der Wissenschaft.- 4 Das Gebäude der Wissenschaften.- 5 Mythos, Kosmologie und Astrologie.- 6 Der Irrweg der griechischen Wissenschaft.- 7 Galilei und die wissenschaftliche Revolution.- 8 Die Welt als Uhrwerk.- 9 Romantik, Physik und Goethe.- 10 Wissenschaft und industrielle Revolution.- 11 Maxwellscher Dämon, Wärmetod und Evolution.- 12 Die moderne wissenschaftliche Revolution: Relativität und Quantenmechanik.- 13 Wissenschaft und moderne Kunst.- 14 Wissenschaft und politische Ideologien.- 15 Die Wissenschaftler ziehen in den Krieg: Die Atombombe.- 16 Die Entscheidung über den Abwurf der Bombe.- 17 Häresie, Geheimhaltung und Politik.- 18 Der Mann am Mond.- Bildquellenverzeichnis.

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Book SynopsisEine Vorlesung über Festkörperphysik gehört heute an allen Universitäten und Techni­ schen Hochschulen zu den Pflichtveranstaltungen für Physikstudenten nach Abschluß des Vordiploms. Der Umfang des Stoffangebots ist hierbei allerdings sehr unterschied­ lich und hängt im allgemeinen von den Forschungsschwerpunkten an der jeweiligen Hochschule ab. Dieses Buch ist insbesondere für solche Studenten vorgesehen, die eine Beschäftigung mit der Festkörperphysik zwar nicht zum Schwerpunkt ihrer physikali­ schen Ausbildung machen wollen, jedoch mit den grundlegenden Gesetzmäßigkeiten und Betrachtungsweisen in der Festkörperphysik vertraut werden möchten. Die behan­ delten Themen werden in einer straffen und möglichst exakten Darstellungsweise angeboten. Zum Verständnis des Buches werden neben einem physikalischen Grundwissen, wie es von einem Physikstudenten bis zum Vordiplom erworben wird, elementare Kenntnisse in der Atomphysik und der Quantenmechanik benötigt. Ergebnisse aus der Thermo­ dynamik und Statistik, die in diesem Buch benutzt werden, werden kurz im Anhang erläutert. In allen Gleichungen wird grundsätzlich das internationale Maßsystem (SI) verwendet. Bei Längenangaben im atomaren Bereich mochte der Verfasser aller­ dings auf die praktische Einheit Angström nicht verzichten. Für die kritische Durchsicht des Manuskripts und für viele wertvolle Hinweise danke ich recht herzlich meinen Institutskollegen Prof. Dr. P. Herzog und Dr. G. Mertler. Frau E. Becsky fertigte den größten Teil der Zeichnungen an, und Frau ehr. Weiss schrieb das Manuskript. Auch ihnen gilt mein Dank. Schließlich danke ich dem B. G. Teubner Verlag für die gute Zusammenarbeit.Table of Contents1 Der kristalline Zustand.- 2 Dynamik des Kristallgitters.- 3 Elektronen im Festkörper.- 4 Dielektrische Eigenschaften der Festkörper.- 5 Magnetische Eigenschaften der Festkörper.- 6 Supraleitung.- 7 Legierungen.- A Thermodynamische Gleichgewichtsbedingungen.- B Verteilungsfunktionen in der Boltzmann-, Bose- und Fermi-Statistik.- Boltzmannsche Verteilungsfunktion.- Bosesche Verteilungsfunktion.- Fermische Verteilungsfunktion.- C Periodensystem mit Daten über verschiedene atomare Eigenschaften und Festkörpereigenschaften der Elemente.

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Book SynopsisDer Grundkurs Theoretische Physik deckt in sieben Bänden alle für Diplom- und Bachelor/Master-Studiengänge maßgeblichen Gebiete ab. Jeder Band vermittelt das im jeweiligen Semester nötige theoretisch-physikalische Rüstzeug. Übungsaufgaben mit ausführlichen Lösungen dienen der Vertiefung des Stoffs. Band 1 behandelt die klassische Mechanik. Vorausgesetzt wird nur die übliche Schulmathematik, andere mathematische Hilfsmittel werden zu Beginn ausführlich erläutert. Die zweifarbig gestaltete Neuauflage wurde grundlegend überarbeitet und ergänzt.Table of ContentsMathematische Vorbereitungen.- Mechanik des freien Massenpunktes.- Mechanik der Mehrteilchensysteme.- Der starre Körper.- Lösungen der Übungsaufgaben.

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Book SynopsisPhysics does not have to be daunting. This book, complete with practice questions and answers, forms a course which will take you from beginner or intermediate level to having a confident grasp of physics. The book includes: simple step-by-step explanations, to help you grasp new topics or those that have previously confused you; practice questions throughout, to help you embed your learning and improve your confidence; and end of chapter summaries to help you remember the key points you've learnt - all in one great-value book, so you don't need any separate workbooks or coursebooks. Chapters include: Starting physics, motion, forces in action, thermal physics, engines and thermodynamics, electricity, the nature of light, materials and molecules, quantum theory and relativity, the structure of matter, nuclear energy, space and the universe, and the frontiers of physics.ABOUT THE SERIESThe Complete Introduction series from Teach Yourself is the ultimate one-stop guide for anyone wanting a comprehensive and accessible entry point into subjects as diverse as philosophy, mathematics, psychology, economics and practical electronics. Loved by students and perfect for general readers who simply want to learn more about the world around them, these books are your first choice for discovering something new.Table of Contents : Preface : Acknowledgements : Introduction : About physics : The golden rule of science : Strange ideas 1: Starting physics : Physics in practice : Density tests 2: Science in motion : Measuring motion : Accelerated motion along a straight line 3: Forces in action : Newton's laws of motion : Stability 4: Machines at work : Work, energy and power : Efficiency and power 5: Thermal physics : Heat and temperature : Thermal properties of materials 6: Engines and thermodynamics : Heat engines : The Laws of Thermodynamics 7: Electricity : The nature of electricity : Electric circuits : Electricity at work : Electricity in the home 8: The nature of light : Properties of light : Theories of light 9: Materials and molecules : Atoms and molecules : More about bonds : Solids and structures : Molecules in fluids : Pressure 10: The age of new physics : Quantum theory : Relativity 11: The structure of matter : Inside the atom : Radioactivity : Quarks and leptons 12: Energy from the Nucleus : Nuclear fission : Nuclear reactors : Energy options for the future 13: Journey into space : About gravity : The expanding universe 14: A Challenging Future : The frontiers of physics : An unpredictable future : Answers to numerical questions : Glossary : Index

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Book SynopsisAls im August 1845, so berichtet die Anekdote, Friedrich Wilhelm IV. , König von Preußen, die neuerrichtete Sternwarte der Universität in Bonn besuchte und den Astronomen mit den Worten begrüßte: "Na, Argelander, was gibt es Neues am Himmel?", erhielt er zur Antwort: "Kennen Majestät schon das Alte?" Die kleine Geschichte beleuchtet ein Dilemma, dem zu allen Zeiten Lernende und Lehrende gleichermaßen gegenüberstehen. Es ist deshalb die Hauptaufgabe eines einführenden Lehrbuchs, das Alte im Hinblick auf das Neue zu vermitteln. Die Zielsetzung des vorliegenden Studienbuches ist es daher, eine Übersicht über die etablierten Erscheinungen und Beschreibungskonzepte zu geben und die moderneren Perspektiven erkennbar werden zu lassen. Das Buch befaßt sich weder mit experimen­ tellen noch mit theoretischen Techniken. Der Text beginnt zur Einführung mit der klassischen Behandlung elastischer Streuung anhand der Rutherford-Streuung. Streuprobleme werden dann im Kapitel4 ausführlicher besprochen. Die Ergebnisse dienen als Grundlage für KapitelS über Kernkräfte und Kapitel? über Kernreaktio­ nen. In den Kapiteln 2 und 3 werden dazwischen die wichtigsten Grundzustandseigen­ schaften der Kerne und die Bedingungen des radioaktiven Zerfalls behandelt. Die Erscheinungen des ß-Zerfalls werden als Übergang zur Physik der Elementarteilchen im letzten Kapitel dargestellt. Entsprechend der Zielsetzung des Buches wurden Gegenstände wie etwa der Durchgang ionisierender Strahlung durch Materie nicht besprochen. Sie sind zwar in der Kernphysik technisch sehr wichtig, gehören aber der Problemstellung nach in die Atom- und Festkörperphysik. Bei der hier vorliegenden ergänzten und korrigierten 5. Auflage wurden die bewährte Gliederung und der Hauptteil des Textes beibehalten.Table of Contents1 Einleitung.- 2 Eigenschaften stabiler Kerne.- 3 Zerfall instabiler Kerne.- 4 Elastische Streuung.- 5 Kernkräfte und starke Wechselwirkung.- 6 Kernmodelle.- 7 Kernreaktionen.- 8 ?-Zerfall und schwache Wechselwirkung.- Einheiten, Konstanten, Umrechnungsfaktoren und Formeln für kernphysikalische Rechnungen.- Literaturhinweise auf Lehrbücher und Standardwerke.

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Book SynopsisDieses einführende Lehrbuch will ein konsistentes Bild der modernen Teilchenphysik auf der Grundlage vorhandener Kenntnisse der nicht relativistischen Quantenmechanik sowie der Atom- und Kernphysik vermitteln. Nach Beschreibung der qualitativen Grundlagen werden Symmetrieoperationen der Teilchenphysik ausführlich betrachtet, wobei besonderer Wert auf den Helizitätsformalismus gelegt wird, welcher gerade für den Experimentalphysiker von großem Wert ist. Mathematische Hilfsmittel werden im Buch bereitgestellt. Übungen zu jedem Kapitel erlauben das Erarbeiten der Teilchenphysik mit Papier und Bleistift.Table of Contents1. Überblick und Hilfsmittel.- 1.1 Strukturen der Materie.- 1.1.1 Teilchen und Kräfte.- 1.1.2 Abstandsskalen und Energieskalen.- 1.1.3 Schreibweise und Maßsysteme.- 1.2 Die Elementarteilchen.- 1.2.1 Antimaterie.- 1.2.2 Die Leptonen.- 1.2.3 Hadronen.- 1.2.4 Quarks.- 1.2.5 Feldteilchen.- 1.3 Wirkungsquerschnitte und Zerfallsraten.- 1.3.1 Der Wirkungsquerschnitt.- 1.3.2 Die Streumatrix.- 1.3.3 Feynman-Graphen.- 1.3.4 Wirkungsquerschnitte und Streuamplitude.- 1.3.5 Zerfallsraten.- Übungen.- Literatur.- 2. Symmetrien und Erhaltungssätze.- 2.1 Die unitäre S-Matrix.- 2.2 Die Drehgruppe und ihre Darstellungen.- 2.2.1 Drehungen.- 2.2.2 Die Drehgruppe.- 2.2.3 Darstellungen der Drehgruppe.- 2.2.4 Drehgruppe und halbzahlige Spins.- 2.2.5 Produkte von Darstellungen.- 2.3 Die Poincaré-Gruppe und ihre Darstellungen.- 2.3.1 Lorentz-Transformationen.- 2.3.2 Die Poincaré-Gruppe.- 2.3.3 Darstellungen der Poincaré-Gruppe.- 2.4 Anwendungen.- 2.4.1 2-Körperzerfälle.- 2.4.2 Partialwellenentwicklung der Streuamplitude.- 2.4.3 Resonanzen in Formationsexperimenten.- 2.4.4 Pion-Resonanzen.- 2.4.5 Der Spin des Photons.- 2.4.6 Der Spin des neutralen Pions.- 2.5 Spiegehmgen und Paritätsinvarianz.- 2.5.1 Die Paritätstransformation.- 2.5.2 Die Parität des Photons, des Rho-Mesons und der Pionen.- 2.5.3 Spin und Parität des K-Mesons.- 2.5.4 Paritätsverletzung in der schwachen Wechselwirkung.- 2.6 Die Zeitumkehr.- 2.6.1 Zeitumkehr und das Prinzip des detaillierten Gleichgewichts.- 2.6.2 Invarianz der Wechselwirkungen unter Zeitspiegelungen.- 2.7 Innere Symmetrien I.- 2.7.1 Globale Phasentransformationen.- 2.7.2 Die Teilchen-Antiteilchenkonjugation.- 2.7.3 Lang- und kurzlebige neutrale K-Mesonen.- 2.7.4 CP-Verletzung im KL-Zerfall.- 2.8 Innere Symmetrien II.- 2.8.1 Das pn-System.- 2.8.2 Die Form der SU2-Matrizen.- 2.8.3 Darstellungen.- 2.8.4 Antiteilchen in der SU2.- 2.8.5 Die Isoinvarianz der Kernkraft.- 2.8.6 Isospin und Quarks.- 2.8.7 Reguläre Darstellung und G-Parität.- Übungen.- Literatur.- 3. Hadronen in der Quantenchromodynamik.- 3.1 Quarks mit Farbe.- 3.1.1 Das Statistik-Problem.- 3.1.2 Die Gruppe SU3.- 3.1.3 Mesonen als qq-Zxistände.- 3.1.4 Baryonen als qqq-Znstände.- 3.2 Farbdynamik.- 3.2.1 Gluonen und das Potential der QCD.- 3.2.2 Die laufende Kopplungskonstante.- 3.3 Der Aufbau der Hadronen.- 3.3.1 Die Werte von Spin und Parität im Quarkmodell.- 3.3.2 Hadronen aus u- und d-Quarks.- 3.3.3 Die Massen der u- und d-Quarks.- 3.3.4 Hadronen aus u,d, s-Quarks.- 3.4 Die chromodynamische Hyperfeinstruktur.- 3.4.1 Die Aufspaltung für Hadronen aus u- und d-Quarks.- 3.4.2 Hyperfeinstruktur und „seltsame“ Quarks.- 3.5 Elektromagnetische und starke Zerfälle von Hadronen.- 3.5.1 Radiative Zerfälle der Vektormesonen.- 3.5.2 Zerfälle der Vektormesonen in Leptonenpaare.- 3.5.3 Radiative Zerfälle der pseudoskalaren Mesonen.- 3.5.4 Zerfälle in Hadronen.- 3.6 Neue schwere Quarks.- 3.6.1 Das Vektormeson J/?(3097).- 3.6.2 Charmonium, cc.- 3.6.3 Hadronen mit Charm.- 3.6.4 b-Quarks.- Übungen.- Literatur.- 4. Elektromagnetische Streuprozesse.- 4.1 Relativistische Fermionen.- 4.1.1 Die Dirac-Gleichung.- 4.1.2 Lösungen der freien Dirac-Gleichung.- 4.1.3 Feynman-Regeln.- 4.2 Elementare Reaktionen der QED.- 4.2.1 Elektron-Positron-Vernichtung in ???+-Paare.- 4.2.2 Die Elektron-Myon-Streuung.- 4.2.3 Bhabha- und Möller-Streuung.- 4.2.4 Die Compton-Streuung.- 4.3 Reaktionen mit Hadronen.- 4.3.1 Elektron-Positron-Annihilation in Hadronen.- 4.3.2 Die elastische Elektron-Nukleon-Streuung.- 4.3.3 Das e?-System.- 4.3.4 Inelastische Elektron-Nukleon-Streuung.- 4.3.5 Der elektromagnetische Strom der Hadronen.- 4.4 Prozesse höherer Ordnung.- 4.4.1 Die Bremsstrahlung.- 4.4.2 Zwei-Photonen-Physik.- Übungen.- Literatur.- 5. Die elektroschwache Wechselwirkung.- 5.1 Schwache Wechselwirkung von Leptonen.- 5.1.1 Quasielastische v?e?-Streuung.- 5.1.2 Der ?-Zerfall des Myons.- 5.2 Schwache Wechselwirkung von Quarks.- 5.2.1 Der ?-Zerfall des Neutrons.- 5.2.2 Der Zerfall ?? ?v.- 5.2.3 Zerfalle von K- und D-Mesonen.- 5.2.4 Inelastische Neutrino-Nukleon-Streuung.- 5.3 Elektroschwache Wechselwirkung der Leptonen.- 5.3.1 Die Entdeckung der neutralen Ströme.- 5.3.2 Das Glashow-Salam-Weinberg-Modell.- 5.4 Elektroschwache Wechselwirkung von Quarks.- 5.5 Das Standard-Modell.- 5.5.1 Die e?e+-Vernichtung in Fermion-Antifermion-Paare.- 5.5.2 Die Erzeugung des W-Bosons in Quark-Antiquark-Stößen.- 5.5.3 Die CKM-Matrix.- 5.5.4 Higgs-Bosonen.- 5.6 Jenseits des Standard-Modells.- 5.6.1 Das Parameter-Problem.- 5.6.2 Die große Vereinheitlichung.- 5.6.3 Das Hierarchie-Problem.- Übungen.- Literatur.- I. Eigenschaften von Teilchen.- Gauge and Higgs Bosons.- Leptons.- Mesons.- Baryons.- II. Clebsch-Gordan Koeffizienten, Kugelflächenfunktionen und d-Funktionen.

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Book SynopsisDas Buch deckt einen sehr großen Bereich der Kernphysik ab, d.h. es werden sowohl experimentelle als auch theoretische Aspekte beleuchtet sowie Anwendungen (Kernspaltung, Kernfusion, medizinischen Anwendungen, Strahlenschutz) ausführlich behandelt. Der Aufbau folgt der historischen Entwicklung. Schließlich wird auch Basiswissen aus der Teilchenphysik kurz angesprochen. Table of ContentsVorwort xi 1 Entdeckung der Radioaktivität, natürliche Radioaktivität 1 1.1 Entdeckung 1 1.2 Natürliche Radioaktivität 2 1.3 Die kosmische Strahlung 3 1.4 Strahlenarten und natürliche Zerfallsreihen 5 1.5 Zerfallsgesetze, radioaktives Gleichgewicht 10 1.6 Die Entdeckung des Atomkerns (Rutherford-Streuung) 14 1.7 Wirkungsquerschnitt und Massenbelegung 17 1.8 Übungsaufgaben 19 2 Die statistische Natur des radioaktiven Zerfalls 21 2.1 Übungsaufgaben 25 3 Wechselwirkung von Strahlung mit Materie 27 3.1 Wechselwirkung geladener Teilchen mit Materie 27 3.1.1 Wechselwirkung schwerer, geladener Teilchen mit Materie 28 3.1.2 Wechselwirkung von Elektronen mit Materie 36 3.1.3 Wechselwirkung von Positronen mit Materie 41 3.2 Wechselwirkung von Neutronen mit Materie 42 3.3 Wechselwirkung von Photonenstrahlung mit Materie 44 3.3.1 Compton-Streuung 45 3.3.2 Photoeffekt 48 3.3.3 Paarbildung 50 3.3.4 Totaler Absorptionsquerschnitt 51 3.4 Sekundärprozesse 54 3.5 Übungsaufgaben 54 4 Strahlungsdetektoren 57 4.1 Prinzipien 57 4.1.1 Kalorimeter 57 4.1.2 Gas-Ionisationsdetektoren 58 4.1.3 Festkörper-Ionisationsdetektoren 66 4.1.4 Szintillationsdetektoren 69 4.1.5 Cerenkov-Detektor 72 4.1.6 Teilchenspurdetektoren 73 4.1.7 Thermolumineszenzdetektoren 76 4.1.8 Spezialdetektoren 77 4.2 Elektronische Impulsverarbeitung 78 4.3 Übungsaufgaben 81 5 Neue Teilchen und künstliche Radioaktivität 85 5.1 Isotope 85 5.2 Die Entdeckung des Neutrons 86 5.3 Die Entdeckung des Positrons 86 5.4 Künstliche Radioaktivität 88 5.5 Übungsaufgaben 89 6 AufbauderAtomkerne 91 6.1 Kernmassen 91 6.1.1 Statische elektrische undmagnetischeFelder 91 6.1.2 Massenspektrometer 94 6.1.3 Massenbestimmung über Kernumwandlungen 96 6.2 Die Größe des Atomkerns 99 6.3 Übungsaufgaben 105 7 Das Tröpfchenmodell des Atomkerns 107 7.1 Isotopentafel 107 7.2 Das Tröpfchenmodell 109 7.3 Stabilität gegen β-Zerfall 113 7.4 Stabilität gegen Nukleonenemission 115 7.5 Stabilität gegen Spaltung 115 7.6 Übungsaufgaben 117 8 Die quantenmechanische Behandlung des Atomkerns 119 8.1 Grundlagen 119 8.2 Zur Lösung der Schrödinger-Gleichung 122 8.3 Das Schalenmodell, Einzelteilchenniveaus 125 8.4 Kollektive Anregungen 130 8.5 Kernmomente 132 8.5.1 Elektrische Momente 132 8.5.2 Magnetische Momente 135 8.6 Experimentelle Bestimmung von Kernspin und -momenten 138 8.6.1 Kernspin 138 8.6.2 Kernmomente 139 8.7 Niveauübergänge 142 8.8 Übungsaufgaben 149 9 Der Mößbauer-Effekt 153 9.1 Nukleare Resonanzabsorption 153 9.2 Natürliche Linienbreiten 157 9.3 Anwendungen der Mößbauer-Spektrometrie 158 9.4 Übungsaufgaben 161 10 Die Theorie des α-Zerfalls 163 10.1 Modell des α-Teilchens im Potential des Restkerns 163 10.2 Ergänzende Bemerkungen zum α-Zerfall 165 10.3 Übungsaufgaben 167 11 Der β-Zerfall 169 11.1 Das β-Spektrum 169 11.2 Fermis Theorie des β-Zerfalls 171 11.3 Der experimentelle Nachweis des Neutrinos 176 11.4 Die Neutrinomassen 177 11.5 Die schwache Wechselwirkung 180 11.6 β-Übergänge: Drehimpulse, Matrixelemente, Kopplungskonstante 181 11.7 Die Paritätsverletzung 183 11.8 Übungsaufgaben 189 12 Kernreaktionen 191 12.1 Grundlagen 191 12.2 Erhaltungssätze und Kinematik 194 12.3 Qualitativer Verlauf von Anregungsfunktionen 198 12.4 Die quantenmechanische Behandlung der Streuung 200 12.5 Kernpotentiale und das optische Modell 209 12.6 Die R-Matrix-Theorie 211 12.7 Reaktionsmodelle 215 12.7.1 Compoundkernreaktionen 216 12.7.2 Direkte Kernreaktionen 222 12.8 Übungsaufgaben 225 13 Kernspaltung 227 13.1 Zur Geschichte der Kernspaltung 227 13.2 Physikalische Grundlagen, Kettenreaktion 229 13.3 Die Atombombe 233 13.4 Physik der Kernreaktoren 244 13.5 Typen von Kernreaktoren 248 13.5.1 Leichtwasserreaktor: Siedewasserreaktor (BWR – Boiling Water Reactor), Druckwasserreaktor (PWR – Pressurized Water Reactor) 249 13.5.2 Natururanreaktor (CANDU-Reaktor) 253 13.5.3 Graphitmoderierte Reaktoren 254 13.5.4 Schneller Brüter 257 13.6 Sicherheitsbewertung und Risiko 258 13.7 Reaktorunfälle 262 13.8 Beitrag der Kernenergie zur weltweiten Energiegewinnung 266 13.9 Ein natürlicher Kernreaktor 267 13.10 Übungsaufgaben 271 14 Kernfusion 273 14.1 Physikalische Grundlagen 273 14.2 Die Fusionsbombe 278 14.3 Fusionsreaktoren 281 14.3.1 Trägheitseinschluss 282 14.3.2 Magnetfeldeinschluss 287 14.3.3 Probleme und potentielle Gefahren von Fusionsreaktoren 298 14.4 Übungsaufgaben 302 15 Elementsynthese 303 15.1 Übungsaufgaben 309 16 Dosimetrie und die biologische Wirkung von Strahlung 311 16.1 Das Dosiskonzept 311 16.1.1 Grundlagen und grundlegende Größen 311 16.1.2 Angewandte Dosiskonzepte und Dosisgrößen 317 16.2 Die biologische Wirkung der Strahlung 318 16.2.1 Wirkung radioaktiver Strahlung 318 16.2.2 Deterministische Schäden 321 16.2.3 Stochastische Schäden 323 16.2.4 Individuelle Unterschiede der Strahlenempfindlichkeit 325 16.2.5 Hormesis 329 16.3 Die Strahlenbelastung des Menschen 331 16.3.1 Externe Strahlenbelastung 332 16.3.2 Interne Strahlenbelastung 335 16.3.3 Belastung durch Radon 338 16.4 Strahlentherapie 341 16.5 Übungsaufgaben 346 17 Beschleuniger 347 17.1 Elektrostatische Beschleuniger 347 17.1.1 Cockcroft-Walton-Beschleuniger 348 17.1.2 Van de Graaff-Beschleuniger 349 17.1.3 Tandembeschleuniger 350 17.2 Elektrodynamische Beschleuniger 351 17.2.1 Linearbeschleuniger [200] 352 17.2.2 Ringbeschleuniger 357 17.3 Übungsaufgaben 374 18 Elementarteilchen 377 18.1 Die Idee der Elementarteilchen 377 18.2 Entdeckungen der Hochenergiephysik 378 18.3 Austauschkräfte und Wechselwirkungsteilchen 382 18.4 Der Weg zum Standardmodell 384 18.5 Das Standardmodell 388 18.5.1 Erhaltungssätze und Symmetrie 389 18.5.2 Leptonen 392 18.5.3 Hadronen 397 18.5.4 Der Higgs-Mechanismus 400 18.6 Vereinheitlichte Theorie 403 18.7 Übungsaufgaben 407 Anhang A Wellen und ihre mathematische Darstellung 409 Anhang B Die δ-Distribution (Dirac’sche δ-Funktion) 413 Anhang C Vektoren und Differentialoperatoren 415 Anhang D Einige formale Grundlagen der Quantenmechanik 425 Anhang E Störungsrechnung und Fermis Goldene Regel 435 Anhang F Die Born’schen Näherungen 439 Anhang G Feynman-Diagramme 443 Literaturverzeichnis 447 Personenverzeichnis 459 Sachverzeichnis 467

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Book SynopsisHeinz Herwig zeigt, dass turbulente Strömungen in Natur, Technik und im Alltag die Regel sind und nicht etwa die Ausnahme. Nicht zuletzt ist dies einer der Gründe, warum man sich mit der Physik turbulenter Strömungen befassen sollte. Dies geschieht hier anhand theoretischer und praktischer Fragestellungen. Turbulenz ist in diesem essential nicht als eigenständiges Phänomen gemeint, sondern tritt im Zusammenhang mit Strömungen von gasförmigen oder flüssigen Medien auf. Table of ContentsWann, wo und warum sind Strömungen turbulent?.- Wie können turbulente Strömungen theoretisch beschrieben werden?.- Die Zweischichtenstruktur wandnaher turbulenter Strömungen.

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Book SynopsisWas ist Zeit? Wie entdeckt man Gravitationswellen? Welche physikalischen Gesetze steuern die globale Erwärmung? Was macht die Quantenphysik so besonders? Dieses Buch bietet einen packenden Streifzug durch die spannendsten und aktuellsten Themen der modernen Physik! Auf jeweils einer Doppelseite findet der Leser einen kompakten und klaren Einstieg in ein Thema – von Grundlagen wie Newtons Gesetzen zur aktuellen Forschung, wie Teilchenphysik, Kosmologie aber auch technischen Anwendungen.Die Autoren erklären in klarer Sprache und fast ganz ohne Formeln über 150 Themen aus der Physik. Eindrucksvolle Bilder helfen dabei, physikalische Zusammenhänge zu verstehen, verborgene Dimensionen zu entdecken und Quanten leuchten zu sehen.Faszinierende Physik nimmt Sie mit auf eine Entdeckungsreise in die wunderbare Welt dieser Wissenschaft. Ein kluges Sachbuch - zum Genießen, Verlieben und Verschenken.Aus dem InhaltAstronomie und AstrophysikElektromagnetismus und LichtMechanik und ThermodynamikRelativitätstheorieKosmologieAtome und QuantenmechanikWelt der ElementarteilchenKristalle und andere feste StoffeGeophysikGrenzen des WissensTrade Review“… Der hochwertig aufgemachte und reich illustrierte Band „Faszinierende Physik“ nimmt den Leser mit auf eine Entdeckungsreise in die wunderbare Welt dieser Wissenschaft. Ein kluges Sachbuch – für alle an Naturwissenschaften und Physik Interessierten, aber auch für jede Bibliothek und Schule mit Büchern zu Naturwissenschaften ein Muss! Wenn Interesse an Physik geweckt werden soll, gelingt dies mit nichts besser als mit diesem Buch ...” (Bücherrundschau, Jg. 1, 2019)“Den Autoren, Quantengravitations-, Teilchenphysiker und Astrophysikerin, die gleichzeitig auch Grafikerin ist, gelingt etwas sehr Seltenes: die Vermittlung von physikalischem Wissen auch in hoch theoretischen Grenzgebieten, sodass auch ein Laie einen verständlichen Eindruck des jeweils beschriebenen Sachverhalts erhält. Das macht das Buch zu einem Highlight der populärwissenschaftlichen Darstellung der Physik auf der Höhe des aktuellen Erkenntnisstands ...” (ekz-Informationsdienst, Heft 18, 2019)Table of Contents1 Astronomie und Astrophysik.- 2 Elektromagnetismus und Licht.- 3 Mechanik und Thermodynamik.- 4 Relativitätstheorie.- 5 Kosmologie.- 6 Atome und Quantenmechanik.- 7 Welt der Elementarteilchen.- 8 Kristalle und andere feste Stoffe.- 9 Geophysik.- 10 Grenzen des Wissens.

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Book SynopsisDer vorliegende Band enthält den Text der zweistündigen Vorlesung, die Husserl im Sommersemester 1912 unter dem Titel „Einleitung in die Phänomenologie“ in Göttingen gehalten hat. Das Thema der ursprünglich als „Urteilstheorie“ angekündigten Vorlesung wurde kurzfristig geändert, da es nicht möglich sei, wie Husserl zu Beginn der Vorlesung erläutert, „eine Urteilstheorie darzustellen, ohne weitgehende Kenntnis in Betreff gewisser allgemeiner Bewusstseinsgestaltungen vorauszusetzen“. Neben einer Untersuchung von Bewusstseinsphänomenen wie „äußere und innere Wahrnehmung, Erlebnis- und Zeitbewusstsein, Erinnerung, Erwartung, Aufmerksamkeit, Erfassung, Explikation und dergleichen” liegt das Hauptaugenmerk der Vorlesung auf der Erläuterung der beiden Grundpfeiler der phänomenologischen Methode: der Wesensschau und der phänomenologischen Reduktion. Die Vorlesung vom Sommersemester 1912 diente Husserl als Vorlage bei der Niederschrift seines transzendental-phänomenologischen Hauptwerkes, der „Ideen I“ (Husserliana Bd. III/1), mit der er während der Vorlesungszeit, nämlich Ende Mai oder Anfang Juni 1912, begann. Inhaltliche Übereinstimmungen mit dem Vorlesungstext weisen der Erste Abschnitt der “Ideen I” („Tatsache und Wesen“), der Zweite Abschnitt („Die phänomenologische Fundamentalbetrachtung“) und teilweise der Dritte Abschnitt („Zur Methodik und Problematik der reinen Phänomenologie“) auf. – Die hier erstmals veröffentlichte Vorlesung „Einleitung in die Phänomenologie“ aus dem Sommersemester 1912 bietet Forschern und Studenten interessante Einblicke in Entwicklung und Thematik von Husserls transzendentaler Phänomenologie.Table of Contents- Kapitel 1. Einleitung des Herausgebers - Kapitel 2. Einleitung- Kapitel 3. Empirische und eidetische Forschung. Phänomenologische Forschung als eidetische- Kapitel 4. Die Phänomenologie als eidetische Wissenschaft und ihr Verhältnis zur empirischen Psychologie- Kapitel 5. Phänomenologie als Eidetik des reinen Bewusstseins- Kapitel 6. Die phänomenologische Reduktion als die für die Phänomenologie konstitutive Methode und ihre Bedeutung für die Erkenntnistheorie- Kapitel 7. Das Forschungsfeld der Phänomenologie. Die für ihre Methode leitenden Unterscheidungen und die Hauptrichtungen phänomenologischer Arbeit- Kapitel 8. Nachweis der Originalseiten- Kapitel 9. Namenregister

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Table of ContentsFrontmatter -- FOREWORD -- PREFACE TO THE ENGLISH EDITION -- TRANSLATOR'S NOTE -- CONTENTS -- PART I. MECHANICS. Together with the General Theory of Vector Fields, of Vibrations, and of Potential -- CHAPTER I. THE MOTION OF A FREE MATERIAL PARTICLE -- CHAPTER II. THE GENERAL PRINCIPLES OF MECHANICS -- CHAPTER III. THE MOTION OF RIGID BODIES -- CHAPTER IV. GENERAL THEORY OF VECTOR FIELDS -- CHAPTER V. GENERAL THEORY OF VIBRATIONS AND OF WAVES -- CHAPTER VI. THE MOTION OF DEFORMABLE BODIES -- CHAPTER VII. THEORY OP POTENTIAL -- PART II. THEORY OF THE ELECTROMAGNETIC HELD AND OF LIGHT -- CHAPTER VIII. ELECTRICITY AND MAGNETISM -- CHAPTER IX. MAXWELL'S THEORY OF THE ELECTROMAGNETIC FIELD -- CHAPTER X. THEORY OF LIGHT -- APPENDIX -- Summary of the Contents of Volume I -- Synopsis of the Symbols most frequently used -- Subject Index to Volume I

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