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Wärmestrahlung, Halbleiter, Ohm’sches Gesetz? – Nie gehört!

 

 

Das Beherrschen aller wichtigen physikalischen Prinzipien ist die Voraussetzung für das Verständnis von chemischen, biologischen und medizinischen Inhalten.

Diese kompakte Einführung bietet das gesamte Grundwissen der Physik in einem Band. Formeln und Gesetze sind schnell zu finden und eine unentbehrliche Hilfe bei der Prüfungsvorbereitung an Schule und Hochschule – zum Lernen, Wiederholen und Nachschlagen.

 

Wer einmal seinen Blick für physikalische Phänomene geschärft hat, wird sie überall im Alltag entdecken.

Physik geht uns alle an!

 

 

 

Aus dem Inhalt:

Vorwort V / Mechanik / Grundgrößen und ihre Messung / Die Dichte / Die Kraft / Wirkung einer Kraft / Vektorgrößen / Gewichtskraft / Hooke'sches Gesetz / Kraft und Gegenkraft / Geschwindigkeit/Beschleunigung / Geradlinige gleichförmige Bewegung / Gleichmäßig beschleunigte Bewegung / Durchschnitts- und Momentangeschwindigkeit / Durchschnitts- und Momentanbeschleunigung / Kräftegleichgewicht/Trägheitssatz / Reibung/Luftwiderstand / Gleitreibungskraft / Haftreibungskraft / Strömungswiderstand / Das Newton'sche Grundgesetz / Der freie Fall / Freier Fall ohne Luftwiderstand / Fall mit Luftwiderstand / Überlagerung von Bewegungen, Würfe, Bremsbewegungen / Überlagerung gleichförmiger Bewegungen / Würfe / Bremsbewegungen / Einfache Maschinen / Stange und Seil / Feste Rolle / Lose Rolle / Kombination einer festen und einer losen ("masselosen") Rolle / Der Flaschenzug / Die physikalische Arbeit / Spezialfälle / Leistung / Energie / Arten der Energie / Verlustfreie Speicherung von, verlustfreie Umsetzung in Arbeit / Energieumwandlungen / Impuls / Impulserhaltungssatz / Ballistisches Pendel / Unelastischer Stoß / Gerader elastischer Stoß / Schiefer Stoß gegen ruhende Wand / Kraft und Impulsänderung, Kraftstoß / Die Kreisbewegung / Zentripetalkraft und Zentripetalbeschleunigung / Größe der Zentripetalkraft F und der Zentripetalbeschleunigung az / Begriffe und Größen bei der Kreisbewegung / Vertikale Kreisbewegung / Arbeit bei der Kreisbewegung / Weitere Beispiele zur Kreisbewegung / Himmelsbewegung und Gravitation / Geozentrisches Weltsystem / Heliozentrisches Weltsystem / Kepler'sche Gesetze / Planetenbewegungen / Erd- und Sonnenmasse / Satelliten auf Kreisbahnen um die Erde / Trägheitskräfte / Möglichkeiten zur Beschreibung dynamischer Probleme / Der Stempeldruck in Flüssigkeiten und Gasen / Anwendungen des Stempeldrucks / Der hydrostatische Druck (Schweredruck) / Der Auftrieb/Schwimmen, Schweben, Sinken / Auftrieb / Schwimmen, Schweben, Sinken / Statik der Gase/Gesetz von Boyle-Mariotte / Statik der Gase / Gesetz von Boyle-Mariotte / Mechanische Schwingbewegungen / Schwingbewegung / Schwingungsfrequenz / Beispiel für eine kompliziertere Anfangsbedingung / Energie der mechanischen Horizontalschwingung / Die vertikale Federschwingung / Die U-Rohr-Schwingung / Das Fadenpendel / Gedämpfte Schwingungen/Erzwungene Schwingungen der Mechanik / Gedämpfte Schwingungen / Erzwungene Schwingungen / Überlagerung von Schwingungen / Zahlenbeispiele/Bewegungstypen bei der Überlagerung von Horizontal- und Vertikalschwingung / Eindimensionale Überlagerung / Mechanische Querwellen (eindimensional) / Transversal- und Longitudinalwellen / Reflexion der Transversalstörungen / Die sinusförmige Querwelle / Überlagerung von Wellen / Überlagerung einer Welle mit ihrer "Reflexion" - Ausbildung stehender Wellen / Stehende Wellen in Trägern / Saitenschwingungen / Längswellen (Eindimensional) / Ausbreitung von Überdruck- und Unterdruckstörung / Reflexion von Längswellen / Reflexion einer sinusförmigen Längswelle am festen Ende/ losen Ende / Zweidimensionale Wellenfelder (mechanischer Wellen) / Erklärung der Reflexion / Erklärung der Brechung // Wärmelehre / Die Temperatur und ihre Messung / Längsausdehnung fester Körper beim Erwärmen / Die Volumenausdehnung von Flüssigkeiten/Anomalie des Wassers / Anomalie des Wassers / Die Volumenausdehnung der Gase/Kelvinskala / Temperatur und Teilchenbild/Wärme / Aufbau der Körper im Teilchenbild / Mechanische Arbeit und Wärme / Wärmemenge und spezifische Wärmekapazität / Mischungsversuche / Erscheinungsformen der Stoffe/Schmelz- und Verdampfungswärme / Aggregatzustände / Schmelzwärme / Verdampfungswärme / Ergänzungen: Verdunsten, Siedepunktserniedrigung / Verdunstung / Siedepunkterniedrigung / Wärmetransport / Wärmekonvektion / Wärmeleitung / Wärmestrahlung / Das allgemeine Gasgesetz / Erstfassung des Gasgesetzes / Avogadro- oder Loschmidt-Zahl, Endfassung des Gasgesetzes / Kinetische Gastheorie / Zusammenhang zwischen Druck und Geschwindigkeit / Zusammenhang zwischen Temperatur und Geschwindigkeit / Innere Energie / Der Hauptsatz der Wärmelehre / Carnotprozess, Hauptsatz, Wirkungsgrad bei Wärmemaschinen / Der Carnotprozess / Wirkungsgrad von Wärmemaschinen / Einige Erfahrungstatsachen / Der Hauptsatz der Wärmelehre / Wärmemaschinen / Strahlungsgesetze // Akustik / Grundtatsachen / Amplitude und Frequenz / Die Lochsirene / Ausbreitung von Schall / Schall als Längswelle / Versuche mit Schallwellen / Der Doppler-Effekt: Erreger oder Beobachter einer Welle bewegen sich / Erreger bewegt, Beobachter in Ruhe / Erreger fest, Beobachter bewegt // Optik / Grundbegriffe / Punktförmige Lichtquelle, Lichtstrahl / Das optische Bild / Schatten / Kernschatten und Halbschatten / Die Entstehung der Mondphasen / Mond- und Sonnenfinsternisse / Die Reflexion des Lichts / Reflexionsgesetz / Das Spiegelbild / Die Brechung des Lichts / Brechungsgesetz / Anwendungen des Brechungsgesetzes / Totalreflexion / Strahlengang des Lichts im Prisma / Die Sammellinse / Strahlengang bei der Sammellinse / Abbildung durch Sammellinsen / Das menschliche Auge / Veränderung der Brennweite / Augenfehler / Der Fotoapparat / Farbiges Licht, Körperfarben / Spektralfarben / Entstehung des Regenbogens / Linienspektrum und kontinuierliches Spektrum / Farbaddition / Farbsubtraktion / Körperfarben / Newton'sches Teilmodell, Huygens'sches Wellenmodell für Licht / Korpuskelmodell des Lichts / Huygens'sches Wellenmodell / Messung der Lichtgeschwindigkeit / Astronomische Methode nach Olaf Rönner ( ) / Terrestrische Methode nach Fizeau ( ) - Zahnradmethode / Drehspiegelmethode nach Foucault / Ergebnisse der Lichtgeschwindigkeitsmessung / Die Interferenz des Lichts / Bestätigungsversuch nach Wiener / Interferenzversuch von Fresnel / Interferenz an dünnen Schichten / Die Beugung des Lichts / Beugung an verschiedenen kleinen Objekten / Beugung am Spalt / Beugung am Gitter / Überlagerung von Gitter- und Spaltinterferenz / Die Polarisation des Lichts / Licht als Querwelle / Brewster'sches Gesetz // Elektrizitätslehre und Magnetismus / Einfache Grundaussagen des Magnetismus / Magnetische Pole / Elementarmagnete / Magnetische Influenz / Das magnetische Feld / Das Erdmagnetfeld / Elektrizitätslehre - Grundbegriffe, Grundaussagen / Stromkreis / Leiter und Nichtleiter / Wirkungen des Stroms / Ergänzungen / Ladung und Stromstärke / Elektrische Ladung / Definition der Ladungseinheit / Definition der elektrischen Stromstärke / Eigenschaften der Ladung / Elektronen, Atombau, Ionen / Versuch von Edison / Atombau / Stromleitung in Metallen / Erklärung verschiedener elektrischer Erscheinungen im Elektronenbild / Stromleitung in Flüssigkeiten (Elektrolyse) / Geräte zur Messung der Stromstärke / Hitzedrahtamperemeter / Drehspulamperemeter / Mittelwert bei der Stromanzeige / Die elektrische Spannung / Definition der Spannung / Reihenschaltung (Hintereinanderschaltung) von Stromquellen / Elektrisches Potenzial / Das Ohm'sche Gesetz/Elektrischer Widerstand / Widerstand eines Drahts / Widerstandsformel für einen Draht / Schiebewiderstand / Stromstärke, Ladung, Spannung, Arbeit, Leistung im Stromkreis / Parallelschaltung und Reihenschaltung von Widerständen / Kirchhoffsches Gesetz / Reihenschaltung von Widerständen / Anwendung von Reihenschaltung / Parallelschaltung von Widerständen / Messbereichserweiterung beim Strom- und Spannungsmesser / Strommesser / Spannungsmesser / Fernsehröhre / Der Elektromotor / Die Lorentzkraft (qualitativ) / Elektromagnetische Induktion - Teil: Einfache Aussagen (qualitativ) / Generatorpririzip / Induktion von Wechselspannung bei einer sich im Magnetfeld drehenden Leiterschleife / Induktion von Spannung durch Magnetfeldänderung / Röhrendiode und Röhrentriode / UA-IA-Kennlinien der Röhrendiode / Diode als Gleichrichter / Röhrentriode / Anwendung: Triode als Verstärker / Halbleiter, Halbleiterdiode, Transistor / Undotierte Halbleiter / Dotierte Halbleiter / Der p/n-Übergang / Halbleiterdiode als Gleichrichter / Gleichrichterschaltung mit vier Dioden und Foto-Diode / Der Transistor / Das elektrische Feld, elektrische Feldstärke / Elektrische Felder, Feldlinien / Elektrische Feldstärke / Elektrische Feldstärke und Spannung / Ladungsdichte und Kapazität / Flächenladungsdichte und Feldkonstante / Kapazität / Dielektrizitätszahl / Polarisation der Atome / Ergänzungen / Größenfaktoren / Schaltung von Kondensatoren / Parallelschaltung von Kondensatoren / Reihenschaltung von Kondensatoren / Aufgaben / Kondensator mit Dielektrikum und Luftschlitz / Die Energie des elektrischen Feldes / Energie des geladenen Kondensators / Räumliche Energiedichte / Radialfeld einer punktförmigen Ladung, Coulomb-Gesetz / Die magnetische Flussdichte / Definition der Flussdichte / Magnetische Flussdichte B in einer lang gestreckten Spule / Lorentzkraft auf ein Elektron (quantitativ), Hall-Effekt / Eine Formel für die Stromstärke im Leiter / Lorentzkraft auf ein Elektron / Der Hall-Effekt / Geladene Teilchen in elektrischen Feldern, Millikanversuch / Elektronenvolt / Parabelbahnen bei Teilchen im Kondensatorfeld / Bremsbewegung / Milika'nversuch - Bestimmung der Elementarladung e / Teilchen in magnetischen und elektrischen Feldern / Teilchen in magnetischen Feldern / E-Feld und B-Feld senkrecht zueinander / Teilchenbeschleuniger / Ladungsträger in Gasen / Elektromagnetische Induktion - Teil (quantitativ) / Wirbelströme / Versuch: "Aluring"/Spulenmagnet / Aufgaben / Selbstinduktion bei Spulen / Größe der induzierten Spannung der Spule im Falle der Selbstinduktion / Quantitative Betrachtung des Ein- und Ausschaltvorgangs / Energie des Magnetfeldes / Erzeugung sinusförmiger Wechselspannung im Generator / Effektivwerte von Strom und Spannung bei Wechselstrom / Ohm'scher Widerstand, Spule und Kondensator im Wechselstromkreis / Induktiver Widerstand / Kapazitiver Widerstand / Zeigerdiagramm / Reihenschaltung von Ohm'schem Widerstand R, Spule mit Induktivität L und Kondensator mit Kapazität C im Wechselstromkreis (Siebkette) / Abhängigkeit der Größen leff und von der Frequenz f, wenn R, L, C und Ueff fest vorgegeben sind / Sperrkreis / Aufgabe / Der Schwingkreis / Ungedämpfter Schwingkreis / Gedämpfter Schwingkreis / Aufhebung der Dämpfung durch Rückkopplung (Meißner-Schaltung) / Erzwungene elektromagnetische Schwingungen / Der Transformator (Trafo) / Hoch- und Niederspannungstrafo / Belasteter und unbelasteter Trafo / Drehstrom / Prinzip der drei Phasen / Erzeugung von Drehstrom / Elektromagnetische Wellen / Hertz'scher Dipol / Elektromagnetische Wellen im Raum / Maxwells Überlegungen / Ergänzungen / "Lichteigenschaften" elektromagnetischer Wellen / Licht als elektromagnetische Welle / Faraday-Effekt und Kerr-Effekt / Entspricht die Modell-Lichtwelle der elektrischen oder der magnetischen Teilwelle? / Nicht sichtbare Spektralbereiche im elektromagnetischen Spektrum/Überblick / "Infrarotlicht", "Ultraviolettlicht" / Röntgenstrahlen / y-Strahlung / Uberblick über das elektromagnetische Spektrum // Atomphysik und Quantenphysik / Kernphysik / Kernaufbau / Radioaktivität / Wie wird die unsichtbare Strahlung nachgewiesen? / Was passiert beim radioaktiven Zerfall eines Atomkerns? / Kernreaktionen / Kernspaltung (Otto Hahn, ) / Kernfusion / Kristalluntersuchungen mit Röntgenstrahlen / Bragg'sche Reflexionsbedingung / Drehkristallmethode / Debye-Scherrer-Methode (Pulvermethode) / Der Fotoeffekt / Lichtquanten und Planck'sches Wirkungsquantum / Fotostrom / Einige Aussagen der speziellen Relativitätstheorie, Comptoneffekt / Massenzunahme und relativistische Energie / Photonenmasse, Photonenimpuls / Comptoneffekt / Materiewellen / Wellencharakter von Elektronen / Bedeutung der Welle bei Materieteilchen / Frequenz und Wellengeschwindigkeit bei Materiewellen / Elektronen am Doppelspalt / Elektronen am Einzelspalt / Entwicklung des Atommodells, Erklärung der Balmerserie / Bohr'sche Postulate / Halbklassische Berechnung des Wasserstoffspektrums / Strahlungsserien / Der eindimensionale Potentialtopf - Quantengesetz des eingesperrten Elektrons / Der Franck-Hertz-Versuch, Umkehrung der Na-Linie / Franck-Hertz-Versuch / Umkehrung der Na-Linie / Fraunhofer'sche Linien / Röntgenstrahlung / Bremsstrahlung und charakteristische Röntgenstrahlung / Deutung der kontinuierlichen Röntgenstrahlung / Deutung der charakteristischen Röntgenstrahlung / Quantenmechanische Behandlung physikalischer Probleme mit der Schrödingergleichung / Zeitabhängige und zeitunabhängige Schrödingergleichung / Teilchen im eindimensionalen Potenzialtopf / Das Wasserstoffproblem / Der harmonische Oszillator - "Teilchen, das an einer Feder hängt" /Anhang I: Physikalische Konstanten /Anhang II: Literatur /Sachregister