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Vorbestellen	Zweigstelle: 07., Urban-Loritz-Pl. 2a	Standorte: NN.P Trau / College 6a - Naturwissenschaften	Status: Verfügbar	Frist:	Vorbestellungen: 0

Diese Einführung in die Physikrichtet sich an Studierende der Medizin, Biologie und Pharmazie. Die grundlegenden physikalischen Begriffe und Zusammenhänge werden an einfachen Modellen erklärt und durch medizinische und biologische Beispiele veranschaulicht. In der 8. Auflage wurde das zu vermittelnde Basiswissen vollständig überarbeitet undgestrafft. Neue Methoden in der Radiologie, Strahlentherapie und Nuklear- und Lasermedizin wurden von der physikalischen Grundlagenseite her einbezogen.Der für die Püfungsvorbereitungen konzipierte Aufgaben- und Lösungsteil wurde an die Erfordernisse der Leistungs- und Gegenstandskataloge angelehnt. 8., vollständig überarbeitete Auflage Aufgaben- und Lösungsteil zur Prüfungsvorbereitung

 

 

 

Alfred X. Trautwein, Medizinische Universität zu Lübeck; Uwe Kreibig, Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule, Aachen; Jürgen Hüttermann , Universität des Saarlandes, Homburg

 

 

 

Aus dem Inhalt:

Einleitung // Mechanik / 1. Raum und Zeit 3 / 1.1 Physikalische Größen und Einheiten 3 / 1.1.1 Länge als Beispiel 3 / 1.1.2 Basiseinheiten des internationalen Einheitensystems 4 / 1.1.3 Längenmessung 7 / 1.1.4 Zeitmessung 9 / 1.1.5 Winkelmaße 10 / 1.2 Bewegungen im Raum 11 / 1.2.1 Geschwindigkeit 11 / 1.2.2 Beschleunigung 13 / 1.2.3 Kreisbewegung 14 / 1.2.4 Berechnung des Weges aus Geschwindigkeit und Beschleunigung 16 // 2. Masse und Kraft 18 / 2.1 Die träge Masse 18 / 2.2 Wirkung von Kräften 19 / 2.2.1 Newton'sche Axiome 19 / 2.2.2 Verschiedene Arten von Kräften 20 / 2.2.2.1 Gravitation 20 / 2.2.2.2 Trägheitskraft 22 / 2.2.2.3 Zentrifugal- und Zentripetalkraft 22 / 2.2.3 Statisches und dynamisches Gleichgewicht von Kräften 23 / 2.2.4 Schwerelosigkeit 23 / 2.2.5 Dynamometer (Kraft einer gespannten Feder) 24 / 2.2.6 Druck (Kraft auf eine Fläche) 24 / 2.2.7 Drehmoment 24 / 2.2.7.1 Trägheitsmoment 25 / 2.2.7.2 Kräftepaar 25 / 2.2.7.3 Hebel 26 / 2.2.7.4 Schwerpunkt 27 / 2.2.7.5 Die Hebelwaage 28 / 2.2.7.6 Stabiles, indifferentes und labiles Gleichgewicht; Standfestigkeit 28 / 2.2.8 Impuls und Drehimpuls 29 / 2.2.9 Reibung 30 // 3. Arbeit, Energie, Leistung 32 / 3.1 Ein Beispiel für den Begriff Arbeit 32 / 3.2 Energieformen 33 / 3.3 Leistung, Wirkung 36 // 4. Erhaltungssätze 37 / 4.1 Energieerhaltungssatz 37 / 4.2 Impulserhaltungssatz 38 / 4.3 Der Stoß als Beispiel für Energieund Impulserhaltung 39 / 4.4 Drehimpulserhaltungssatz 40 // 5. Mechanische Eigenschaften von Stoffen 41 / 5.1 Wechselwirkungen zwischen Atomen und Molekülen 42 / 5.1.1 Bindungsarten 42 / 5.1.2 Molekulares Bild der Aggregatzustände 44 / 5.2 Makroskopische mechanische Eigenschaften von Festkörpern 47 / 5.2.1 Homogene Körper 47 / 5.2.2 Verformung von festen Körpern unter dem Einfluss von Kräften 48 / 5.3 Makroskopische mechanische Eigenschaften von Flüssigkeiten 51 / 5.3.1 Grenzflächen 51 / 5.3.2 Hydrostatik 54 / 5.3.2.1 Kapillarität 54 / 5.3.2.2 Druck in Flüssigkeiten 56 / 5.3.3 Hydrodynamik 61 / 5.3.3.1 Die Kontinuitätsgleichung 61 / 5.3.3.2 Zähe Flüssigkeiten 63 / 5.3.3.2.1 Viskosität 63 / 5.3.3.2.2 Laminare Strömung 65 / 5.3.3.2.3 Turbulente Strömung 68 / 5.3.3.2.4 Strömungsgesetze und Blutkreislauf 69 / 5.4 Nanotechnologie 71 // Mechanische Schwingungen und Wellen / 6. Schwingungen 75 / 6.1 Pendel als mechanisches schwingungsfähiges System 76 / 6.2 Differentialgleichung der ungedämpften Schwingung 77 / 6.3 Gedämpfte Schwingungen 79 / 6.4 Erzwungene Schwingungen 81 / 6.5 Anharmonische Schwingungen 83 / 6.5.1 Überlagerung von harmonischen Schwingungen 83 / 6.5.2 Zerlegung anharmonischer Schwingungen in harmonische Teilschwingungen 84 / 6.5.3 Schwebung 85 / 6.6 Gekoppelte Pendel 85 / 6.6.1 Zwei gekoppelte Pendel 85 / 6.6.2 Übergang von der Pendelkette zu Eigenschwingungen ausgedehnter Körper 87 // Wellen 75 / 7. Wellen Teil I: Mechanische und Akustische Wellen 89 / 7.1 Ausbreitung von Schwingungen in Wellenfeldern 89 / 7.2 Beschreibung von Wellenfeldern 91 / 7.3 Akustik 93 / 7.4 Der Doppler-Effekt 99 / 7.5 Gedämpfte Wellen 101 / 7.6 Anharmonische Wellen: Schallwellen als Beispiel 102 / 7.7 Überlagerung von Wellen, Interferenz 106 / 7.8 Das Huygens'sche Prinzip 107 / 7.9 Wellen an der Grenzfläche zwischen verschiedenen Medien 109 / 7.10 Stehende Wellen 110 / 7.11 Schallempfindungen: Akustik der Musik 113 / 7.12 Stimme und Gehör beim Menschen 115 / 7.13 Ultraschall 117 // Wärmelehre / 8. Wärme und Temperatur 123 / 8.1 Einleitung 123 / 8.2 Wärmeenergie/Wärmemenge 123 / 8.3 Wärmekapazität 124 / 8.4 Temperaturskalen 125 / 8.5 Temperatur-Messgeräte 126 / 8.5.1 Ausdehnungsthermometer 126 / 8.5.2 Thermoelement 127 / 8.5.3 Widerstandsthermometer 128 / 8.5.4 Digitalthermometer 128 // 9. Ideale Gase 129 / 9.1 Zustandsgrößen, Zustandsgieichung 129 / 9.2 Zustandsänderungen 129 / 9.3 Adiabatische Zustandsgleichungen 130 / 9.4 Zustandsgleichung von Gasgemischen 130 // 10. Kinetische Gastheorie 131 / 10.1 Gasdruck 121 / 10.2 Kinetische Energie und Temperatur 132 / 10.3 Freiheitsgrade und Gleichverteilungssatz 132 / 10.4 Geschwindigkeitsverteilung 133 / 10.5 Volumenarbeit 135 / 10.6 Wärmekapazität von Gasen 135 // 11. Reale Gase, Van der Waals'sche Zustandsgleichung 136 // 12. Hauptsätze der Wärmelehre 138 / 12.1 Innere Energie 138 / 12.2 Der 1. Hauptsatz der Wärmelehre 139 / 12.3 Reversible und irreversible Prozesse 139 / 12.4 Entropie 141 / 12.5 Der 2. Hauptsatz der Wärmelehre 142 / 12.6 Energiebilanz beim lebenden Organismus 143 // 13. Thermodynamische Eigenschaften von Stoffen 144 / 13.1 Thermische Ausdehnung 144 / 13.2 Wärmeübergang, Wärmetransport 144 / 13.3 Stoffgemische 146 / 13.3.1 Gehaltsangaben von Lösungen 146 / 13.3.2 Echte Lösung, kolloidales System, grobe Dispersion 147 / 13.3.3 Henry-Dalton'sches Gesetz 148 / 13.3.4 Hydratation, Solvatation 148 / 13.3.5 Diffusion 148 / 13.3.6 Osmose 149 / 13.3.7 Phasenübergänge 151 / 13.3.7.1 Umwandlungswärmen 151 / 13.3.7.2 Lösungswärmen 152 / 13.3.7.3 Reaktionswärmen 153 / 13.3.7.4 Dampfdruck 153 / 13.3.7.5 Dampfdruckerniedrigung, Siedepunkterhöhung und Gefrierpunktserniedrigung 155 / 13.3.7.6 Koexistenz von Phasen, Phasengleichgewichte 156 // Elektrizitätslehre / 14. Elektrische und magnetische Größen 159 / 14.1 Vorbemerkung 159 / 14.2 Ladung 159 / 14.2.1 Ladungsmenge 159 / 14.2.2 Kraft zwischen elektrischen Ladungen 160 / 14.3 Spannung 161 / 14.3.1 Definition der Spannung 161 / 14.3.2 Spannungsquellen 162 / 14.4 Strom 163 / 14.5 Widerstand, Leitwert 165 / 14.5.1 Leiter, Nichtleiter 165 / 14.5.2 Spezifischer Widerstand, spezifische Leitfähigkeit 165 / 14.5.3 Strom-Spannungs-Kennlinie von Leitern 166 / 14.6 Netzwerke 167 / 14.6.1 Schaltbilder 167 / 14.6.2 Innenwiderstand einer Spannungsquelle 168 / 14.6.3 Kirchhoff sehe Gesetze des elektrischen Stromes 169 / 14.7 Elektrostatisches Feld 170 / 14.7.1 Kraftwirkung auf eine Ladung im Feld 170 / 14.7.2 Arbeit und Energie im elektrischen Feld 172 / 14.7.3 Kondensator und Kapazität 173 / 14.7.4 Kräfte auf einen Dipol im Feld 174 / 14.7.5 Materie im Feld 175 / 14.7.6 Energieinhalt des elektrischen Feldes 178 / 14.7.7 Piezo- und Pyroelektrizität 178 / 14.8 Magnetfeld 178 / 14.8.1 Feldstärke und magnetische Induktion 179 / 14.8.2 Kräfte auf einen magnetischen Dipol 182 / 14.8.3 Lorentz-Kraft 182 / 14.8.4 Induktionsvorgänge 184 / 14.8.5 Selbstinduktion 185 / 14.8.6 Energieinhalt des magnetischen Feldes 186 / 14.8.7 Lenz'sche Regel 186 / 14.8.8 Magnetfelder des menschlichen Körpers 187 / 14.9 Zeitabhängige Spannungen und Ströme 188 / 14.9.1 Ein- und Ausschaltvorgänge 188 / 14.9.1.1 Einschalt- und Ausschaltvorgang beim Kondensator 188 / 14.9.1.2 Ein- und Ausschaltvorgang bei der Spule 190 / 14.9.2 Sinusförmige Wechselspannungen und Wechselströme 190 / 14.9.3 Dreiphasen-Spannung, Drehstrom 192 / 14.9.4 Nicht-sinusförmige Wechselspannungen, Spannungsimpulse 193 / 14.9.5 Wechselstrom-Kreise 193 / 14.9.5.1 Kapazitiver Widerstand 193 / 14.9.5.2 Induktiver Widerstand 194 / 14.9.5.3 Wechselstromkreise mit Ohm'schem, kapazitivem und induktivem Widerstand 195 / 14.9.6 Resonanz-Schwingkreise 196 / 14.9.7 Elektromagnetische Welien 198 / 14.9.7.1 Ausbreitungsgeschwindigkeit elektromagnetischer Wellen 201 / 14.9.7.2 Ausbreitungsrichtung elektromagnetischer Wellen 201 / 14.9.7.3 Maxwell'sche Gleichungen 201 / 14.9.8 Leistung des elektrischen Stroms 202 // 15. Mikroskopische elektrische Vorgänge 204 / 15.1 Biologische Potentiale 204 / 15.1.1 Entstehung von Spannungen an Grenzflächen 204 / 15.1.2 Summenpotentiale 207 / 15.2 Mechanismen der Stromleitung 208 / 15.2.1 Stromleitung im Vakuum 209 / 15.2.2 Stromleitung in Gasen 210 / 15.2.3 Stromleitung in Elektrolyten 212 / 15.2.4 Stromleitung in Festkörpern 217 / 15.3 Halbleiterelektronik 221 / 15.3.1 Halbleiterdiode 221 / 15.3.2 Transistor 222 / 15.3.3 Feldeffekt-Transistor 223 / 15.3.4 Digitalelektronik 223 // 16. Elektrische Geräte 226 / 16.1 Messgeräte 226 / 16.1.1 Das Drehspul-Messwerk 227 / 16.1.2 Das Digital-Messgerät 228 / 16.1.3 Messung von Strom und Spannung 229 / 16.1.4 Elektronenstrahl-Oszilloskop (Oszillograph) und Bildschirm 232 / 16.1.5 Analoge Ladungsmessung 236 / 16.1.6 Messung von Ohm'schen Widerständen 236 / 16.1.7 Rauschen 237 / 16.2 Technische elektrische Geräte 238 / 16.2.1 Dynamo-Maschine 238 / 16.2.2 Elektro-Motor 239 / 16.2.3 Transformator 239 / 16.2.4 Sender und Empfänger 241 // Optik / 17. Optische Strahlung 245 / 17.1 Einleitung 245 / 17.2 Licht-Messgrößen 246 / 17.3 Strahlungsquellen 249 / 17.4 Bohr'sches Atommodell 249 / 17.5 Emission von Licht aus Atomen 252 / 17.6 Kohärenz, spontane und induzierte Emission 255 / 17.7 Das Emissionsspektrum der Atome 256 / 17.8 Absorption von Licht in Atomen und Molekülen 258 / 17.9 Emission und Absorption glühender Stoffe 259 / 17.10 Temperaturstrahlung und Temperaturgleichgewicht 260 / 17.10.1 Thermische Emission und Absorption 261 / 17.10.2 Strahlungsgesetze 263 / 17.11 Fluoreszenz, Phosphoreszenz, Lumineszenz 265 / 17.12 LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) 268 / 17.12.1 Funktionsweise und Eigenschaften 268 / 17.12.2 Laser in der Medizin 272 // 18. Wellen Teil II: Wellenoptik 275 / 18.1 Interferenz von Wellen 275 / 18.1.1 Interferenzfähigkeit 275 / 18.1.2 Anwendung der Interferenz: Die Interferometrie 278 / 18.1.3 Holografie 280 18.2 Beugung elektromagnetischer Wellen 281 / 18.2.1 Beugung an Spalten 281 / 18.2.2 Das Beugungsgitter 284 / 18.2.3 Beugung an kreisförmigen Blenden (Beugungsunschärfe) 286 / 18.2.4 Beugung von Röntgen-Strahlen 287 / 18.3 Ausbreitung elektromagnetischer Wellen in Materie 288 / 18.3.1 Der Brechungsindex und das Brechungsgesetz 288 / 18.3.2 Das Absorptionsgesetz 290 / 18.3.3 Der Zusammenhang zwischen Absorption und Dispersion 293 / 18.3.4 Dichroismus und Doppelbrechung 293 / 18.3.5 Spannungsdoppelbrechung 294 / 18.4 Spektralanalyse 295 / 18.4.1 Lambert-Beer'sches Gesetz 296 / 18.4.2 Extinktion kolloidaler Systeme 297 / 18.5 Polarisation elektromagnetischer Wellen 298 / 18.5.1 Polarisationszustand 298 / 18.5.2 Erzeugung und Untersuchung von linear polarisiertem Licht 300 / 18.5.3 Optische Aktivität und Faraday- Effekt 303 / 18.6 Materiewellen 303 // 19. Geometrische Optik 306 / 19.1 Lichtausbreitung 307 / 19.2 Optische Symbole, Strahlengänge und Bilder 308 / 19.3 Reflexion und Brechung in der Geometrischen Optik 309 / 19.3.1 Reflexion 309 / 19.3.2 Abbildung durch Spiegel 310 / 19.3.3 Brechung 311 / 19.3.4 Intensitäten von gebrochenem und reflektiertem Strahl 312 / 19.3.5 Zerlegung von Licht in seine Spektralfarben mit Hilfe des Prismas 313 / 19.3.6 Totalreflexion 313 / 19.3.7 Optoelektronik 315 / 19.4 Abbildung mit Linsen 316 / 19.4.1 Abbildung durch brechende Flächen 316 / 19.4.2 Die Abbildungsgleichung für eine brechende Fläche 318 / 19.4.3 Spezialfälle der Abbildungsgleichung 319 / 19.4.4 Die Abbildungsgleichung für eine Linse 319 / 19.4.5 Klassifizierung von Linsen 320 / 19.4.6 Die Abbildungsgleichung für ein System aus zwei Linsen 321 / 19.4.7 Kardinalelemente von dicken Linsen und Linsensystemen 322 / 19.4.8 Konstruktion von Strahlengängen 323 / 19.4.9 Optische Vergrößerung 325 / 19.4.10 Die Schärfentiefe (Tiefenschärfe) 325 / 19.4.11 Abbildungsfehler 326 / 19.5 Das Auge 328 / 19.5.1 Optische Abbildung im Auge 328 / 19.5.2 Fehlsichtigkeit 330 / 19.5.3 Empfindlichkeit 331 / 19.5.4 Bildverarbeitung 332 / 19.5.5 Farbsehen 334 / 19.5.6 Vergrößerung bei Betrachtung mit dem Auge 336 // 20. Einige abbildende und spektroskopische Instrumente 337 / 20.1 Lupe 337 / 20.2 Projektions-Apparate 337 / 20.3 Lichtmikroskop 338 / 20.4 Elektronenmikroskop 345 / 20.5 Raster-Sonden-Mikroskopie 349 / 20.6 Fernrohr 350 / 20.6.1 Adaptive Optik 351 / 20.7 Photometer 352 / 20.8 Strahlungsmessgeräte 355 / 20.9 Die Kamera 357 // Atomkerne, Ionisierende Strahlung / 21.1 Atomkerne 359 / 21.1.1 Elementarteilchen 359 / 21.1.2 Aufbau der Atomkerne 360 / 21.1.3 Kernmagnetische Resonanz 362 / 21.2 Radioaktivität 364 / 21.2.1 Kernumwandlungen 364 / 21.2.2 Natürliche Radionuklide 367 / 21.2.3 Zerfallsgesetz 369 / 21.2.4 Radioaktives Gleichgewicht 370 / 21.2.5 Wechselwirkung energiereicher geladener Teilchen mit Materie 371 / 21.2.6 Wechselwirkung von Neutronen mit Materie 373 / 21.2.7 Strahlungsdetektoren 373 / 21.2.8 Medizinische Anwendung von Radionukliden; Bestrahlungstechniken 377 / 21.2.9 Kernspaltung und Kernfusion 381 / 21.2.10 Künstliche Kernumwandlung, Aktivierung 383 / 21.3 Röntgen-Strahlen 384 / 21.3.1 Bremsstrahlung, charakteristische Strahlung 384 / 21.3.2 Erzeugung ultraharter Röntgenstrahlung durch Teilchenbeschleuniger 386 / 21.3.3 Wechselwirkung von Röntgen- und Gammastrahlung mit Materie 387 / 21.3.4 Röntgenbildaufnahmen 390 / 21.4 Dosimetrie 392 / 21.5 Bemerkungen zum Strahlenschutz 394 // Regelung, Steuerung, Informationsübertragung 397 / 22. Regelung und Steuerung 397 / 23. Computergestützte Informationsübertragung in der Medizin 399 // Aufgaben und Lösungen / 24.1 Aufgaben 405 // Anhang / A.1 Mathematische Beschreibung physikalischer Zusammenhänge 441 / A.2 Fehlerabschätzung 442 / 2.1 Größenordnungsmäßige Angabe von Messfehlern 443 / 2.2 Ursachen von Fehlern 444 / 2.2.1 Fehler durch die Messapparatur 444 / 2.2.2 Fehler durch das Messobjekt 444 / 2.3 Methoden der Fehlerabschätzung 446 / 2.4.2 Lösungen 419 / 2.3.1 Messfehler der Einzelgröße 446 / 2.3.2 Fehlerfortpflanzung 447 / 2.3.3 Fehler einer Funktion 448 / 2.4 Signifikanz-Tests 449 / A.3 Rechnen mit Vektoren 450 / A.4 Das Exponentialgesetz 452 / A.5 Weitere mathematische Beziehungen 454 / A.6 Einige Naturkonstanten 457 / A.7 Angelsächsisches / Einheitensystem 458 // Register 461