Horst Kuchling, Thomas Kuchling
Taschenbuch der Physik
Vorwort
10
Vorwort zur 22. Auflage
12
Benutzungshinweise
13
Inhaltsverzeichnis
16
G Größen und Einheiten
33
1 Physikalische Größen
33
1.1 Basisgrößenarten
33
1.2 Abgeleitete Größenarten
33
1.3 Formelzeichen
34
1.4 Dimension
35
1.5 Skalare Größen
35
1.6 Vektorielle Größen
36
1.7 Rechnen mit vektoriellen Größen
37
1.7.1 Summe vektorieller Größen
37
1.7.2 Differenz vektorieller Größen
37
1.7.3 Produkt einer vektoriellen mit einer skalaren Größe
38
1.7.4 Skalarprodukt zweier vektorieller Größen
38
1.7.5 Vektorprodukt zweier vektorieller Größen
39
1.7.6 Komponentendarstellung vektorieller Größen
40
2 Gleichungen physikalischer Größen
41
2.1 Größengleichungen
41
2.2 Zugeschnittene Größengleichungen
41
2.2.1 Tabellen
42
2.2.2 Koordinatenachsen
43
2.3 Zahlenwertgleichungen
43
3 Internationales Einheitensystem (SI)
44
3.1 Basiseinheiten des SI
44
3.2 Abgeleitete SI-Einheiten
45
3.3 Dezimale Vielfache und Teile der SI-Einheiten
46
3.4 Einheiten außerhalb des SI (SI-fremde Einheiten)
46
3.5 Gesetzliche Einheiten
47
3.6 Physikalische Größenarten und ihre Einheiten
47
M Mechanik
58
4 Basiseinheiten der Mechanik
58
4.1 Einheit der Länge
58
4.1.1 Fläche
59
4.1.2 Volumen
60
4.1.3 Winkel
60
4.2 Zeiteinheit
61
4.3 Masseneinheit
62
5 Statik des starren Körpers
63
5.1 Zusammensetzen von Kräften
63
5.1.1 Kräfte mit gleicher Wirkungslinie
63
5.1.2 Kräfte mit gleichem Angriffspunkt
64
5.1.3 Kräfte mit verschiedenen Angriffspunkten
65
5.1.4 Parallele Kräfte
65
5.2 Zerlegen von Kräften
66
5.3 Drehmoment
67
5.4 Gleichgewichtsbedingungen
68
5.5 Einfache Maschinen
69
5.5.1 Hebel
69
5.5.2 Feste Rolle
70
5.5.3 Lose Rolle
70
5.5.4 Flaschenzug
70
5.5.5 Differenzialflaschenzug
71
5.5.6 Geneigte Ebene
71
5.5.7 Keil
72
5.5.8 Schraube
72
5.6 Gleichgewicht
73
5.6.1 Schwerpunkt (Massenmittelpunkt)
73
5.6.2 Gleichgewichtsarten
75
5.6.3 Standfestigkeit
75
6 Kinematik
76
6.1 Translation
76
6.1.1 Gleichförmige Translation
77
6.1.2 Gleichmäßig beschleunigte Translation
78
6.1.3 Ungleichmäßig beschleunigte Translation
82
6.2 Fall und Wurf
85
6.2.1 Freier Fall
85
6.2.2 Senkrechter Wurf
86
6.2.3 Zusammengesetzte Bewegung
87
6.2.4 Waagerechter Wurf
88
6.2.5 Schräger Wurf
90
6.3 Rotation
92
6.3.1 Gleichförmige Rotation
95
6.3.2 Gleichmäßig beschleunigte Rotation
95
6.3.3 Ungleichmäßig beschleunigte Rotation
99
6.3.4 Bewegung auf der Kreisbahn (Umfangsbewegung)
102
6.3.5 Größen der Rotation als Vektoren
103
6.4 Krummlinige Bewegung
103
7 Dynamik
106
7.1 Kräfte bei der Translation
106
7.1.1 Masse und Kraft
106
7.1.2 Dichte
109
7.1.3 Federkraft
111
7.1.4 Reibungskraft
112
7.1.5 Trägheitskräfte bei der Translation
113
7.2 Arbeit, Energie und Leistung
114
7.2.1 Arbeit
114
7.2.2 Energie
119
7.2.3 Gesetz von der Erhaltung der Energie
121
7.2.4 Leistung
122
7.2.5 Wirkungsgrad
124
7.3 Impuls und Stoß
125
7.3.1 Impuls
125
7.3.2 Kraftstoß
125
7.3.3 Impulssatz
127
7.3.4 Elastischer Stoß
127
7.3.5 Unelastischer Stoß
129
7.3.6 Teilelastischer Stoß
130
7.4 Dynamik der Drehbewegung (Dynamik starrer Körper)
132
7.4.1 Zentripetalkraft
132
7.4.2 Trägheitskräfte bei der Rotation
133
7.4.3 Dynamisches Grundgesetz der Rotation
134
7.4.4 Trägheitsmoment
136
7.4.5 Arbeit bei der Rotation
143
7.4.6 Leistung bei der Rotation
144
7.4.7 Rotationsenergie
145
7.4.8 Drehimpuls (Drall)
146
7.5 Gravitation
148
7.5.1 Gravitationsgesetz
149
7.5.2 Fallbeschleunigung
150
7.5.3 Gravitationsfeld
151
7.5.4 Arbeit im Gravitationsfeld
152
7.5.5 Astronautische Geschwindigkeiten
152
7.5.6 Kepler'sche Gesetze
155
7.5.7 Daten des Sonnensystems
156
8 Ruhende Flüssigkeiten
158
8.1 Druck in Flüssigkeiten
159
8.1.1 Kolbendruck
159
8.1.2 Schweredruck
160
8.2 Kompressibilität
161
8.3 Auftrieb
161
8.3.1 Bestimmung der Dichte fester Körper
162
8.3.2 Bestimmung der Dichte von Flüssigkeiten
163
9 Ruhende Gase
164
9.1 Druck und Volumen eines Gases
164
9.1.1 Überdruck
165
9.1.2 Messung des Gasdrucks
165
9.2 Luftdruck
165
9.2.1 Luftdruckmessung
167
9.2.2 Wirkung des Luftdrucks
168
9.2.3 Auftrieb in Gasen
168
10 Strömungen
169
10.1 Reibungsfreie Strömung
169
10.1.1 Ausfluss aus Gefäßen
169
10.1.2 Durchfluss durch Röhren
170
10.1.3 Druck in Strömungen
171
10.1.4 Druckmessung in Strömungen
173
10.2 Laminare Strömung
175
10.2.1 Dynamische Viskosität (Zähigkeit)
176
10.2.2 Laminare Strömung durch ein Rohr
177
10.2.3 Laminare Strömung um eine Kugel
180
10.3 Turbulente Strömung
181
10.3.1 Strömungswiderstand
181
10.3.2 Strömungsleistung
182
10.3.3 Reynolds'sches Ähnlichkeitsgesetz
182
11 Moleküle
184
11.1 Molekularkräfte
184
11.1.1 Kohäsion und Adhäsion
184
11.1.2 Oberflächenspannung
185
11.1.3 Kapillarität
187
11.2 Molekularbewegung
188
11.2.1 Diffusion
189
11.2.2 Osmose
189
11.3 Lösungen
189
11.3.1 Molekulardisperse Systeme (echte Lösungen)
189
11.3.2 Kolloiddisperse Systeme (kolloide Lösungen)
190
11.3.3 Korpuskulardisperse Systeme
190
12 Elastizität fester Körper
192
12.1 Dehnung
192
12.2 Kompression
195
12.3 Scherung
196
12.4 Torsion (Drillung)
197
12.5 Härte
198
13 Mechanische harmonische Schwingungen
200
13.1 Ungedämpfte harmonische Schwingung
201
13.1.1 Phasenwinkel
201
13.1.2 Elongation
202
13.1.3 Geschwindigkeit
203
13.1.4 Beschleunigung
203
13.1.5 Rückstellkraft
204
13.2 Eigenfrequenz der ungedämpften harmonischen Schwingung
205
13.2.1 Schwingungsgleichung
205
13.2.2 Lineare Federschwingung
206
13.2.3 Drehschwingung
207
13.2.4 Pendelschwingungen
208
13.2.5 Flüssigkeitsschwingungen
211
13.2.6 Schwingungsenergie
211
13.3 Freie gedämpfte Schwingung
213
13.3.1 Schwingungsgleichung
214
13.3.2 Elongation
215
13.3.3 Eigenfrequenz
217
13.3.4 Aperiodische Bewegung
218
13.4 Erzwungene Schwingung
221
13.4.1 Schwingungsgleichung
221
13.4.2 Elongation
222
13.4.3 Resonanz
223
13.5 Überlagerung von Schwingungen
226
13.5.1 Schwingungen gleicher Richtung und Frequenz
226
13.5.2 Schwingungen gleicher Richtung und ungleicher Frequenz
228
13.5.3 Schwingungen ungleicher Richtung
230
13.6 Gekoppelte Schwingungen
234
14 Mechanische Wellen
237
14.1 Wellenausbreitung
237
14.1.1 Huygens'sches Prinzip
237
14.1.2 Wellenarten
237
14.2 Lineare Sinuswelle
239
14.2.1 Wellengleichung
239
14.2.2 Elongation
239
14.2.3 Phasengeschwindigkeit
240
14.2.4 Phasensprung
241
14.2.5 Stehende Wellen
241
14.3 Wellen in ausgedehnten Medien
243
14.3.1 Überlagerung
243
14.3.2 Reflexion
244
14.3.3 Brechung
244
14.3.4 Beugung
245
14.4 Größen des Wellenfeldes
246
14.4.1 Energiedichte
246
14.4.2 Energiestrom
246
14.4.3 Leistung
247
14.4.4 Intensität
247
14.4.5 Wellenwiderstand
248
W Wärmelehre
249
15 Temperatur
249
15.1 Temperaturmessung
250
15.1.1 Temperaturskalen
250
15.1.2 Thermometer
251
15.2 Ausdehnung fester Körper
252
15.2.1 Längenänderung
252
15.2.2 Flächenänderung
253
15.2.3 Volumenänderung
254
15.3 Ausdehnung von Flüssigkeiten
255
15.3.1 Volumenänderung
255
15.3.2 Dichteänderung
256
15.4 Ausdehnung der Gase
256
15.4.1 Volumenänderung
256
15.4.2 Druckänderung
258
15.5 Gasgesetze
260
15.5.1 Zustandsgleichung des idealen Gases
260
15.5.2 Gasdichte
261
15.5.3 Normvolumen
263
15.5.4 Gasgemische
263
15.5.5 Molare Größen
264
16 Wärmeenergie
267
16.1 Wärmemenge
267
16.1.1 Wärmeinhalt
268
16.1.2 Wärmekapazität
268
16.1.3 Wasserwert
269
16.2 Spezifische Wärmekapazität
270
16.3 Wärmemischung
272
16.4 Wärmequellen
273
16.4.1 Sonnenenergie
273
16.4.2 Verbrennungsenergie
274
16.4.3 Elektrische Energie
275
16.4.4 Mechanische Energie
275
17 Aggregatzustände
277
17.1 Schmelzen und Erstarren
277
17.1.1 Schmelzpunkt
278
17.1.2 Erstarrungspunkt von Lösungen
278
17.1.3 Volumenänderung
279
17.1.4 Schmelzwärme
279
17.1.5 Lösungswärme
280
17.2 Verdampfen und Kondensieren
280
17.2.1 Siedepunkt
281
17.2.2 Siedepunkt von Lösungen
281
17.2.3 Volumenänderung
281
17.2.4 Verdampfungswärme
282
17.2.5 Verdunsten
283
17.2.6 Sublimieren
283
17.3 Dämpfe
283
17.3.1 Gesättigter Dampf
283
17.3.2 Ungesättigter Dampf
284
17.3.3 Dampfbildung im gaserfüllten Raum
284
17.3.4 Tripelpunkt
285
17.3.5 Luftfeuchtigkeit
286
17.4 Reale Gase
288
17.4.1 Zustandsgleichung realer Gase
288
17.4.2 Kritische Temperatur
289
17.4.3 Verflüssigung der Gase
290
18 Zustandsänderung des idealen Gases
292
18.1 Erster Hauptsatz
292
18.1.1 Volumenänderungsarbeit
293
18.1.2 Innere Energie
294
18.1.3 Enthalpie
295
18.2 Isochore Zustandsänderung
295
18.3 Isobare Zustandsänderung
296
18.4 Isotherme Zustandsänderung
297
18.5 Isentrope Zustandsänderung
299
18.6 Polytrope Zustandsänderung
302
18.7 Kreisprozesse
306
18.7.1 Carnot'scher Kreisprozess
307
18.7.2 Thermischer Wirkungsgrad des Carnot-Prozesses
308
18.7.3 Thermische Maschinen
309
18.8 Zweiter Hauptsatz
311
18.8.1 Reversible und irreversible Prozesse
311
18.8.2 Entropie
312
19 Kinetische Wärmetheorie
317
19.1 Anzahl und Masse der Moleküle
317
19.1.1 Loschmidt-Konstante
317
19.1.2 Avogadro-Konstante
317
19.1.3 Boltzmann-Konstante
318
19.1.4 Masse eines Moleküls
318
19.2 Druck in einem Gas
318
19.3 Geschwindigkeit der Moleküle
320
19.3.1 Maxwell-Verteilung der Geschwindigkeit
320
19.3.2 Wahrscheinlichste Geschwindigkeit
321
19.3.3 Mittlere quadratische Geschwindigkeit
322
19.3.4 Mittelwert der Geschwindigkeit
322
19.4 Energie der Moleküle
323
19.4.1 Kinetische Energie eines Moleküls
323
19.4.2 Gleichverteilungssatz
324
19.4.3 Innere Energie und spezifische Wärmekapazität
324
19.5 Stoßzahl und freie Weglänge
326
19.5.1 Mittlere Stoßzahl
326
19.5.2 Mittlere freie Weglänge
327
20 Wärmetransport
329
20.1 Wärmeströmung (Konvektion)
329
20.2 Wärmeleitung
329
20.3 Wärmeübergang
332
20.4 Wärmedurchgang
333
20.5 Temperaturstrahlung
336
20.5.1 Absorption
336
20.5.2 Emission
337
20.5.3 Strahlungsgesetz von Stefan und Boltzmann
338
20.5.4 Strahlungsgesetz von Planck
339
20.5.5 Verschiebungsgesetz von Wien
340
A Akustik
341
21 Schallerzeugung
341
21.1 Wesen des Schalls
341
21.2 Schallquellen
342
21.2.1 Schwingende Saiten
342
21.2.2 Schwingende Luftsäulen
343
21.3 Tonleiter
343
21.3.1 Harmonische (diatonische) Tonleiter
344
21.3.2 Chromatische Tonleiter
344
21.3.3 Gleichmäßig temperierte chromatische Tonleiter
345
21.3.4 Normstimmton
345
21.3.5 Intervalle
346
22 Schallausbreitung
348
22.1 Schallgeschwindigkeit
348
22.1.1 Schallgeschwindigkeit in Festkörpern
348
22.1.2 Schallgeschwindigkeit in Flüssigkeiten
348
22.1.3 Schallgeschwindigkeit in Gasen
349
22.1.4 Schallgeschwindigkeit in Luft
349
22.2 Doppler-Effekt
350
22.3 Überlagerung von Schallwellen
354
22.3.1 Auslöschung
354
22.3.2 Verstärkung
354
22.3.3 Schwebung
354
23 Schallmessung
356
23.1 Schallfeldgrößen
356
23.1.1 Schallschnelle
356
23.1.2 Schalldruck
357
23.1.3 Schallintensität
358
23.1.4 Schallpegel
359
23.1.5 Relativer Schallpegel
362
23.2 Hören
362
23.2.1 Hörfläche
362
23.2.2 Lautstärkepegel
363
23.2.3 Bewerteter Schallpegel
365
24 Ultraschall
366
24.1 Eigenschaften
366
24.1.1 Schallstärke
366
24.1.2 Ausbreitung
366
24.2 Erzeugung von Ultraschall
367
O Optik
368
25 Strahlenoptik
368
25.1 Lichtausbreitung
368
25.1.1 Geradlinigkeit der Ausbreitung
368
25.1.2 Lichtgeschwindigkeit
368
25.2 Reflexion
369
25.2.1 Reflexionsgesetz
369
25.2.2 Ebener Spiegel
370
25.2.3 Hohlspiegel (Konkavspiegel)
370
25.2.4 Wölbspiegel (Konvexspiegel)
372
25.3 Brechung
373
25.3.1 Brechungsgesetz
373
25.3.2 Totalreflexion
374
25.3.3 Planparallele Platte
375
25.3.4 Prisma
376
25.4 Linsen
377
25.4.1 Linsenarten
377
25.4.2 Bestimmung der Brennweite
379
25.4.3 Konstruktion des Linsenbildes
380
25.4.4 Abbildungsgesetze
381
25.4.5 Dicke Linsen
382
25.4.6 Abbildungsfehler
383
25.5 Optische Geräte
384
25.5.1 Projektor
384
25.5.2 Kamera (Fotoapparat)
386
25.5.3 Auge
387
25.5.4 Lupe
389
25.5.5 Mikroskop
390
25.5.6 Fernrohre
391
25.6 Zerlegung des Lichts
393
25.6.1 Lichtquellen
393
25.6.2 Lichtzerlegung
394
25.6.3 Komplementärfarben
395
25.6.4 Farbmischung
395
25.6.5 Spektren
396
25.6.6 Dispersion
398
26 Wellenoptik
399
26.1 Interferenz
399
26.1.1 Farben dünner Schichten
399
26.1.2 Newton'sche Ringe
400
26.2 Beugung
401
26.2.1 Beugung am engen Spalt
402
26.2.2 Beugung am Doppelspalt
403
26.2.3 Beugungsgitter
403
26.2.4 Beugungsspektrum
404
26.2.5 Beugung an kreisförmiger Öffnung
404
26.2.6 Auflösungsvermögen optischer Geräte
405
26.3 Polarisation
406
26.3.1 Polarisation durch Reflexion
407
26.3.2 Polarisation durch Doppelbrechung
408
26.3.3 Spannungsdoppelbrechung
409
26.3.4 Kerr-Effekt
410
26.3.5 Optische Aktivität
410
26.3.6 Faraday-Effekt
411
27 Lichtstrahlung
412
27.1 Strahlungsphysikalische Größen
412
27.2 Lichttechnische Größen (Fotometrie)
414
27.2.1 Spektraler Hellempfindlichkeitsgrad
414
27.2.2 Lichtstärke
415
27.2.3 Leuchtdichte
417
27.2.4 Lichtstrom
418
27.2.5 Spezifische Lichtausstrahlung
419
27.2.6 Lichtmenge
419
27.2.7 Beleuchtungsstärke
420
27.2.8 Belichtung
421
27.3 Fotometer
422
27.3.1 Messung der Lichtstärke
422
27.3.2 Messung des Gesamtlichtstroms
423
27.3.3 Messung der Beleuchtungsstärke
423
E Elektrik
424
28 Gleichstromkreis
424
28.1 Elektrischer Strom
424
28.1.1 Elektrische Stromstärke
424
28.1.2 Elektrische Ladung
424
28.2 Elektrische Spannung
425
28.2.1 Quellenspannung Uq (Urspannung)
425
28.2.2 Spannungsabfall U
426
28.3 Elektrischer Widerstand
426
28.3.1 Spezifischer elektrischer Widerstand
428
28.3.2 Widerstand und Temperatur
428
28.4 Elektrischer Stromkreis
429
28.5 Stromverzweigung
432
28.6 Schaltung von Widerständen
432
28.6.1 Reihenschaltung
432
28.6.2 Parallelschaltung
433
28.6.3 Spannungsteiler
434
28.6.4 Wheatstone'sche Messbrücke
434
28.7 Messung von Stromstärke und Spannung
435
28.7.1 Strommesser
435
28.7.2 Spannungsmesser
436
28.8 Elektrische Arbeit und Leistung
437
28.8.1 Elektrische Arbeit
437
28.8.2 Elektrische Leistung
438
29 Elektrisches Feld
439
29.1 Elektrische Ladung
439
29.2 Elektrische Feldstärke
440
29.2.1 Elektrisches Potenzial
441
29.2.2 Elektrische Flussdichte
443
29.2.3 Dielektrikum
444
29.2.4 Feldstärke an Kugeloberflächen
445
29.3 Kapazität
446
29.3.1 Kondensator
447
29.3.2 Parallelschaltung von Kondensatoren
450
29.3.3 Reihenschaltung von Kondensatoren
450
29.4 Kraft und Energie im elektrischen Feld
451
29.4.1 Kraftwirkung im Feld
451
29.4.2 Energie des Feldes
452
29.4.3 Energiedichte
453
29.4.4 Auf- und Entladung eines Kondensators
453
30 Magnetisches Feld
456
30.1 Dauermagnetismus (permanenter Magnetismus)
456
30.1.1 Stabmagnet
456
30.1.2 Magnetfeld der Erde
456
30.2 Elektromagnetismus
457
30.2.1 Magnetische Feldstärke
457
30.2.2 Durchflutungsgesetz
459
30.2.3 Magnetische Spannung
460
30.2.4 Magnetische Flussdichte
462
30.2.5 Magnetischer Fluss
463
30.2.6 Stoff im magnetischen Feld
464
30.2.7 Ferromagnetische Stoffe
466
30.3 Elektromagnetische Induktion
469
30.3.1 Induktionsgesetz
469
30.3.2 Induktion im bewegten Leiter
470
30.3.3 Selbstinduktion
471
30.3.4 Schaltung von Induktivitäten
473
30.3.5 Ein- und Ausschalten von Stromkreisen mit Induktivität
473
30.4 Kraft und Energie im magnetischen Feld
474
30.4.1 Kraftwirkungen im Feld
474
30.4.2 Energie des Feldes
480
30.4.3 Energiedichte
481
30.4.4 Elektrische und magnetische Feldgrößen
482
31 Elektrische Maschinen
483
31.1 Generatoren
483
31.1.1 Wechselstromgenerator
483
31.1.2 Gleichstromgenerator
485
31.1.3 Drehstromgenerator
486
31.2 Motoren
487
31.2.1 Wechselstrommotoren
488
31.2.2 Gleichstrommotoren
488
31.2.3 Drehstrommotoren
489
32 Wechselstromkreis
490
32.1 Effektivwerte von Strom und Spannung
490
32.2 Wechselstromwiderstand
491
32.2.1 Induktiver Widerstand
491
32.2.2 Kapazitiver Widerstand
493
32.2.3 Blindwiderstand
494
32.2.4 Scheinwiderstand
495
32.2.5 Phasenverschiebung
496
32.2.6 Resonanz
497
32.3 Wechselstromleistung
498
32.3.1 Wirkleistung
498
32.3.2 Blindleistung
499
32.3.3 Scheinleistung
500
32.4 Transformator
501
33 Elektrische Leitung
503
33.1 Stromleitung durch Festkörper
505
33.1.1 Energiebändermodell
505
33.1.2 Metallische Leiter
506
33.1.3 Thermoelektrizität
507
33.1.4 Halbleiter
509
33.1.5 Eigenleitung
509
33.1.6 n-Leitung
511
33.1.7 p-Leitung
512
33.1.8 pn-Übergang
512
33.1.9 Bipolarer Transistor
514
33.1.10 Unipolarer Transistor
517
33.2 Stromleitung in Flüssigkeiten
518
33.2.1 Elektrolyse
518
33.2.2 Galvanische Elemente
520
33.2.3 Akkumulatoren
520
33.3 Stromleitung in Gasen
522
33.3.1 Unselbstständige Entladung
522
33.3.2 Selbstständige Entladung
523
33.3.3 Glimmentladung
523
33.3.4 Kathodenstrahlen
524
33.3.5 Kanalstrahlen
525
33.3.6 Röntgenstrahlung
525
33.4 Stromleitung im Vakuum
525
33.4.1 Energie und Geschwindigkeit freier Elektronen
525
33.4.2 Elektronenbewegung im elektrischen Querfeld
528
33.4.3 Elektronenemission aus Metallen
529
33.4.4 Elektronenröhren
532
34 Elektrische Schwingungen und Wellen
535
34.1 Elektromagnetische Schwingungen
535
34.1.1 Schwingkreis
535
34.1.2 Ungedämpfte elektromagnetische Schwingung
535
34.1.3 Erzeugung ungedämpfter elektromagnetischer Schwingungen
537
34.1.4 Offener Schwingkreis
537
34.1.5 Gedämpfte elektromagnetische Schwingung
538
34.2 Elektromagnetische Wellen
539
34.2.1 Elektromagnetische Welle auf einer Leitung
539
34.2.2 Freie elektromagnetische Wellen
541
34.2.3 Spektrum elektromagnetischer Wellen
543
K Atom- und Kernphysik
545
35 Quanten
545
35.1 Energie-Masse-Relation
545
35.2 Photon
546
35.2.1 Masse des Photons
546
35.2.2 Impuls des Photons
546
35.2.3 Compton-Effekt
547
35.3 Materiewellen
549
35.4 Unschärferelation
551
36 Atome
553
36.1 Aufbau und Kennzeichnung
553
36.1.1 Isotope Nuklide
554
36.1.2 Isobare Nuklide
554
36.1.3 Isotone Nuklide
555
36.2 Masse
555
36.2.1 Atommasse
555
36.2.2 Anzahl der Atome
557
36.2.3 Massendefekt
557
36.3 Kernbindungsenergie
558
36.4 Größe
559
36.4.1 Elektronenradius
559
36.4.2 Kernradius
560
36.4.3 Atomradius
560
37 Atomhülle
561
37.1 Bohr'sche Postulate
561
37.1.1 1. Postulat
561
37.1.2 2. Postulat
562
37.2 Wasserstoffatom
562
37.2.1 Bahngeschwindigkeit
562
37.2.2 Umlauffrequenz
563
37.2.3 Bahnradius
564
37.2.4 Energieniveau
565
37.2.5 Frequenzen der Strahlung
567
37.2.6 Wasserstoffspektrum
568
37.3 Quantenzahlen
569
37.3.1 Hauptquantenzahl n
569
37.3.2 Nebenquantenzahl l (Drehimpulsquantenzahl)
569
37.3.3 Magnetische Quantenzahl m
570
37.3.4 Spinquantenzahl s
571
37.3.5 Besetzung der Schalen
572
37.4 Strahlungsemission
573
37.4.1 Termschema
573
37.4.2 Anregung
573
37.4.3 Metastabile Zustände
574
37.4.4 Röntgenstrahlung
575
37.5 Wellenmechanisches Atommodell
576
38 Radioaktivität
578
38.1 Radioaktive Umwandlung (radioaktiver Zerfall)
578
38.1.1 Stabilität des Kerns
578
38.1.2 -Zerfall
579
38.1.3 -Zerfall
579
38.1.4 +-Zerfall
580
38.1.5 -Emission
581
38.2 Statistik des Zerfalls
581
38.2.1 Zerfallskonstante
581
38.2.2 Zerfallsgesetz
581
38.2.3 Halbwertszeit
582
38.2.4 Aktivität
582
38.3 Zerfallsreihen
584
38.4 Schwächung der Kernstrahlung
585
38.4.1 -Strahlung
585
38.4.2 -Strahlung
587
38.4.3 -Strahlung
588
38.5 Dosimetrie
589
38.5.1 Energiedosis
589
38.5.2 Energiedosisleistung
589
38.5.3 Ionendosis
590
38.5.4 Äquivalentdosis
591
38.6 Strahlenschutz
592
38.7 Strahlennachweis
593
39 Künstliche Kernumwandlungen
594
39.1 Teilchenbeschleuniger
594
39.2 Kernreaktionen
594
39.3 Uranspaltung
595
39.3.1 Kettenreaktion
596
39.3.2 Energiebilanz
597
39.4 Kernfusion
597
39.5 Anwendung radioaktiver Nuklide
598
40 Elementarteilchen
599
40.1 Elementare Teilchen
600
40.1.1 Leptonen
600
40.1.2 Quarks
600
40.2 Zusammengesetzte Elementarteilchen (Hadronen)
601
40.2.1 Mesonen
601
40.2.2 Baryonen
602
R Relativistische Mechanik
603
41 Relativistische Mechanik
603
41.1 Galilei-Transformation
603
41.1.1 Zeitkoordinaten
604
41.1.2 Ortskoordinaten
604
41.1.3 Geschwindigkeit
604
41.1.4 Beschleunigung
605
41.2 Lorentz-Transformation
605
41.2.1 Ortskoordinaten
606
41.2.2 Zeitkoordinaten
606
41.3 Relativistische Kinematik
606
41.3.1 Zeitdilatation
606
41.3.2 Längenkontraktion
607
41.3.3 Addition von Geschwindigkeiten
608
41.4 Relativistische Dynamik
609
41.4.1 Masse
609
41.4.2 Impuls
610
41.4.3 Kraft
611
41.4.4 Energie
611
F Fehlerrechnung
613
42 Fehlerrechnung bei physikalischen Messungen
613
42.1 Fehlerbegriff
613
42.2 Systematische Fehler
613
42.3 Zufällige Fehler
614
42.3.1 Mittelwert der Messreihe
614
42.3.2 Standardabweichung (mittlerer Fehler) der Einzelmessung
615
42.3.3 Standardabweichung (mittlerer Fehler) des Mittelwertes
616
42.4 Fehlerfortpflanzung
617
42.4.1 Mittelwert des Funktionswertes
617
42.4.2 Mittlerer Fehler des Funktionswertes
618
42.4.3 Größtfehler des Funktionswertes
619
42.4.4 Fehlerschätzung
620
42.5 Darstellung des Endergebnisses
620
T Tabellen
622
Tabelle 1a Dichte fester Stoffe
622
Tabelle 1b Dichte von Flüssigkeiten
624
Tabelle 1c Normdichte gasförmiger Stoffe
624
Tabelle 2 Reibungszahlen
625
Tabelle 3 Stoßzahl
627
Tabelle 4 Kompressibilität von Flüssigkeiten
627
Tabelle 5 Luftdruck in Abhängigkeit von der Höhe
628
Tabelle 6 Dynamische Viskosität und kinematische Viskosität
629
Tabelle 7 Widerstandsbeiwert
630
Tabelle 8 Oberflächenspannung
631
Tabelle 9 Elastizitätsmodul, Schubmodul, Kompressionsmodul
632
Tabelle 10 Längenausdehnungskoeffizient fester Stoffe
633
Tabelle 11 Volumenausdehnungskoeffizient von Flüssigkeiten
635
Tabelle 12 Volumenausdehnungskoeffizient gasförmiger Stoffe
635
Tabelle 13 Luftdichte in Abhängigkeit von Druck und Temperatur
636
Tabelle 14 Spezielle Gaskonstante
636
Tabelle 15 Dichte des Wassers in Abhängigkeit von der Temperatur
637
Tabelle 16 Spezifische Wärmekapazität fester Stoffe
637
Tabelle 17 Spezifische Wärmekapazität von Flüssigkeiten
639
Tabelle 18 Spezifische Wärmekapazität von Gasen
640
Tabelle 19 Spezifischer Heizwert fester Brennstoffe
641
Tabelle 20 Spezifischer Heizwert flüssiger Brennstoffe
641
Tabelle 21 Spezifischer Heizwert gasförmiger Brennstoffe
641
Tabelle 22 Schmelztemperatur und spezifische Schmelzwärme
642
Tabelle 23 Siedetemperatur und spezifische Verdampfungswärme
645
Tabelle 24 Siedetemperatur des Wassers in Abhängigkeit vom Druck
648
Tabelle 25 Siedetemperatur des Wassers in Abhängigkeit vom Luftdruck
648
Tabelle 26 Sättigungsdruck
649
Tabelle 27 Sättigungsdruck und Sättigungsmenge für Wasserdampf
649
Tabelle 28 Kryoskopische und ebullioskopische Konstante
650
Tabelle 29 Van-der-Waals-Konstanten
650
Tabelle 30 Kritische Temperatur und kritischer Druck
651
Tabelle 31 Wärmeleitfähigkeit
652
Tabelle 32 Wärmeübergangskoeffizient
654
Tabelle 33 Wärmedurchgangskoeffizient
655
Tabelle 34 Emissionsgrad
656
Tabelle 35 Schallgeschwindigkeit
658
Tabelle 36 Schalldämmmaß
658
Tabelle 37 Lautstärkepegel
660
Tabelle 38 Lichtgeschwindigkeit
660
Tabelle 39 Brechzahl
661
Tabelle 40 Grenzwinkel
662
Tabelle 41 Polarisationswinkel
662
Tabelle 42 Wellenlängen wichtiger Spektrallinien
663
Tabelle 43 Hauptdispersion und Abbe'sche Zahl
663
Tabelle 44 Gesamtlichtstrom und Lichtausbeute
664
Tabelle 45 Spezifischer elektrischer Widerstand
666
Tabelle 46 Temperaturkoeffizient
667
Tabelle 47 Permittivitätszahl
668
Tabelle 48 Permeabilitätszahl
669
Tabelle 49 Curie-Temperatur ferromagnetischer Stoffe
671
Tabelle 50 Beweglichkeit von Ladungsträgern
672
Tabelle 51 Sprungtemperatur bei Supraleitern
673
Tabelle 52 Elektrochemisches Äquivalent
674
Tabelle 53 Elektrochemische Spannungsreihe
674
Tabelle 54 Ablösearbeit
675
Tabelle 55 Elektronenanordnung bei den Elementen
676
Tabelle 56 Chemische Elemente und ihre Isotope
679
Tabelle 57 Halbwertszeit und Zerfallsenergie radioaktiver Isotope
694
Tabelle 58 Schwächungskoeffizient für Gamma-Strahlung
696
Tabelle 59 Schwächungskoeffizient für Gamma-Strahlung des Co-60
697
Tabelle 60 Halbwertsschichtdicke für Gamma-Strahlung
697
Tabelle 61 Maximale Reichweite und Halbwertsschichtdicke für Beta-Strahlung in Aluminium
697
Tabelle 62 Dosisleistungskonstante
698
Tabelle 63 Griechische Buchstaben
698
S Sachwortverzeichnis
699
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