Gerthsen Physik (Springer-Lehrbuch)

Inhaltsverzeichnis......Page 6
1.1.1 Messen......Page 15
1.1.3 Maßsysteme und Dimensionen......Page 16
1.1.4 Längeneinheit......Page 17
1.1.6 Zeitmessung......Page 18
1.1.7 Messfehler......Page 19
1.2.1 Ortsvektor......Page 23
1.2.2 Geschwindigkeit......Page 24
1.2.3 Beschleunigung......Page 25
1.3.2 Kraft und Masse......Page 26
1.3.4 Newtons Axiome......Page 27
1.4.1 Die gleichmäßig beschleunigte Bewegung......Page 28
1.4.2 Die gleichförmige Kreisbewegung......Page 30
1.4.3 Die harmonische Schwingung......Page 32
1.5.1 Arbeit......Page 34
1.5.2 Kinetische Energie......Page 36
1.5.3 Impuls......Page 37
1.5.5 Potentielle Energie......Page 38
1.5.6 Der Energiesatz......Page 39
1.5.8 Zentralkräfte......Page 40
1.5.9 Anwendungen des Energie- und Impulsbegriffes......Page 41
1.5.10 Impulsraum......Page 52
1.6.1 Reibungsmechanismen......Page 54
1.6.2 Bewegung unter Reibungseinfluss......Page 56
1.6.3 Flug von Geschossen......Page 57
1.6.4 Die technische Bedeutung der Reibung......Page 58
1.7.1 Das Gravitationsgesetz......Page 60
1.7.2 Das Gravitationsfeld......Page 62
1.7.3 Gezeitenkräfte......Page 63
1.7.4 Planetenbahnen......Page 66
1.8.1 Arten der Kräfte......Page 68
1.8.2 Inertialsysteme......Page 69
1.8.3 Rotierende Bezugssysteme......Page 70
1.8.4 Bahnstörungen......Page 71
1.8.5 Invarianzen und Erhaltungssätze......Page 73
Mechanik des starren Körpers......Page 85
2.1.1 Bewegungsmöglichkeiten eines starren Körpers......Page 86
2.1.3 DieWinkelgeschwindigkeit......Page 87
2.2.2 Das Trägheitsmoment......Page 88
2.2.3 Das Drehmoment......Page 89
2.2.4 Der Drehimpuls......Page 90
2.2.6 Der Drehimpulssatz......Page 91
2.3.1 Gleichgewichtsbedingungen......Page 94
2.3.3 Drehschwingungen......Page 99
2.3.4 Kippung......Page 100
2.3.5 Drehung um freie Achsen......Page 101
2.4.1 Nutation des kräftefreien Kreisels......Page 102
2.4.2 Präzession des Kreisels......Page 103
3.1.1 Der feste, flüssige und gasförmige Zustand......Page 107
3.1.2 Die Gestalt von Flüssigkeitsoberflächen......Page 108
3.1.3 Druck......Page 109
3.1.4 Der Schweredruck......Page 110
3.1.5 Gasdruck......Page 112
3.1.6 Der Atmosphärendruck......Page 113
3.2 Oberflächenspannung......Page 114
3.3.1 Beschreibung von Strömungen......Page 118
3.3.2 Innere Reibung......Page 123
3.3.3 Die laminare Strömung......Page 124
3.3.4 Bewegungsgleichung einer Flüssigkeit......Page 129
3.3.5 Kriterien für die verschiedenen Strömungstypen......Page 130
3.3.6 Strömung idealer Flüssigkeiten......Page 132
3.3.7 Der hydrodynamische Impulssatz......Page 135
3.3.8 Strömungswiderstand......Page 137
3.3.9 Wirbel......Page 139
3.3.10 Turbulenz......Page 142
3.4.1 Dehnung und Kompression......Page 144
3.4.2 Scherung......Page 145
3.4.4 Anelastisches Verhalten......Page 146
3.4.6 Wie biegen sich die Balken?......Page 148
3.4.8 Härte......Page 149
4.1 Schwingungen......Page 155
4.1.1 Überlagerung von Schwingungen......Page 156
4.1.2 Gedämpfte Schwingungen......Page 164
4.1.3 Erzwungene Sinusschwingungen......Page 168
4.1.4 Amplituden- und Phasenmodulation......Page 172
4.2.1 Beschreibung vonWellen......Page 174
4.2.2 DieWellengleichung......Page 175
4.2.3 ElastischeWellen......Page 176
4.2.4 Überlagerung vonWellen......Page 178
4.2.5 Intensität einerWelle......Page 183
4.3 Wellenausbreitung......Page 185
4.3.2 Das Prinzip von Huygens-Fresnel......Page 186
4.3.3 Das Prinzip von Fermat......Page 187
4.3.4 Beugung......Page 189
4.3.5 Doppler-Effekt; Mach-Wellen......Page 190
4.3.6 Absorption......Page 192
4.3.7 Stoßwellen......Page 193
4.4.1 Gekoppelte Pendel......Page 195
4.4.2 Wellen im Kristallgitter; die Klein-Gordon-Gleichung......Page 196
4.4.3 Stehende elastischeWellen......Page 198
4.4.4 Eigenschwingungen von Platten, Membranen und Hohlräumen......Page 200
4.4.5 Entartung......Page 202
4.5.1 Schallmessungen......Page 203
4.5.2 Töne und Klänge......Page 205
4.5.3 Lautstärke......Page 207
4.5.4 Das Ohr......Page 208
4.5.5 Ultraschall und Hyperschall......Page 210
4.6 Oberflächenwellen auf Flüssigkeiten......Page 211
5.1.1 Was ist Wärme?......Page 221
5.1.2 Temperatur......Page 222
5.1.3 Thermometer......Page 224
5.1.4 Freiheitsgrade......Page 225
5.1.5 Wärmekapazität......Page 226
5.2.1 Der Gasdruck......Page 228
5.2.2 Die Zustandsgleichung idealer Gase......Page 230
5.2.3 Der 1. Hauptsatz der Wärmelehre......Page 231
5.2.4 cV und cp bei Gasen......Page 232
5.2.5 Adiabatische Zustandsänderungen......Page 233
5.2.6 Druckarbeit......Page 234
5.2.7 Mittlere freieWeglänge und Wirkungsquerschnitt......Page 235
5.2.8 Brownsche Bewegung......Page 237
5.2.9 Die Boltzmann-Verteilung......Page 238
5.2.10 Die Maxwell-Verteilung......Page 239
5.3.1 Thermische Energiewandler......Page 241
5.3.3 Wirkungsgrad von thermischen Energiewandlern......Page 243
5.4.2 Die Gesetze der Wärmeleitung......Page 246
5.4.3 Wärmeübergang und Wärmedurchgang......Page 250
5.4.5 Diffusion in Gasen und Lösungen......Page 251
5.4.6 Transportphänomene......Page 253
5.5.1 Irreversibilität......Page 256
5.5.2 Wahrscheinlichkeit und Entropie......Page 257
5.5.4 Berechnung von Entropien......Page 259
5.5.5 Der 2. Hauptsatz der Wärmelehre......Page 262
5.5.6 Reversible Kreisprozesse......Page 263
5.5.7 Das thermodynamische Gleichgewicht......Page 265
5.5.8 Chemische Energie......Page 269
5.5.9 Freie Energie, Helmholtz-Gleichung und 3. Hauptsatz der Wärmelehre......Page 273
5.6.1 Koexistenz von Flüssigkeit und Dampf......Page 275
5.6.2 Koexistenz von Festkörper und Flüssigkeit......Page 279
5.6.3 Koexistenz dreier Phasen......Page 280
5.6.4 Reale Gase......Page 281
5.6.5 Kinetische Deutung der van derWaals-Gleichung......Page 283
5.6.6 Joule-Thomson-Effekt; Gasverflüssigung......Page 284
5.6.7 Erzeugung tiefster Temperaturen......Page 286
5.7 Lösungen......Page 288
5.7.2 Osmose......Page 289
5.7.3 Dampfdrucksenkung......Page 290
5.7.4 Destillation......Page 291
5.8.1 Bedeutung der Vakuumtechnik......Page 292
5.8.2 Vakuumpumpen......Page 293
5.8.3 Strömung verdünnter Gase......Page 295
5.8.4 Vakuum-Messgeräte......Page 296
6.1.1 Elektrische Ladungen......Page 307
6.1.2 Das elektrische Feld......Page 310
6.1.3 Spannung und Potential......Page 312
6.1.4 Berechnung von Feldern......Page 316
6.1.5 Kapazität......Page 319
6.1.6 Dipole......Page 322
6.1.7 Influenz......Page 323
6.1.9 Das elektrische Feld als Träger der elektrischen Energie......Page 324
6.2.1 Die Verschiebungsdichte......Page 325
6.2.2 Dielektrizitätskonstante......Page 326
6.2.3 Mechanismen der dielektrischen Polarisation......Page 328
6.2.5 Elektrostriktion; Piezo- und Pyroelektrizität......Page 330
6.3.1 Stromstärke......Page 332
6.3.2 Das ohmsche Gesetz......Page 333
6.3.3 Energie und Leistung elektrischer Ströme......Page 335
6.3.4 Gleichstromtechnik......Page 336
6.4.1 Nachweis freier Elektronen in Metallen......Page 340
6.4.2 Elektronentransport in Metallen......Page 341
6.4.3 Elektrische Leitfähigkeit......Page 342
6.4.4 Elektrolyse......Page 345
6.4.5 Elektrolytische Leitfähigkeit......Page 347
6.4.6 Ionenwolken; elektrochemisches Potential......Page 350
6.5.1 Ionengleichgewicht und Nernst-Gleichung......Page 354
6.5.3 Galvanische Elemente......Page 355
6.5.4 Galvanische Polarisation......Page 356
6.5.5 Polarisation und Oberflächenspannung......Page 357
6.6.1 Der Seebeck-Effekt......Page 358
6.7.1 Elektrostatik......Page 360
6.7.2 Lorentz-Kraft und Magnetfeld......Page 361
6.7.3 Kräfte auf Ströme im Magnetfeld......Page 362
6.7.4 Der Hall-Effekt......Page 364
6.7.5 Relativität der Felder......Page 365
6.8.1 Das Feld des geraden Elektronenstrahls oder des geraden Drahtes......Page 367
6.8.2 Der gerade Draht, relativistisch betrachtet......Page 368
6.8.3 Allgemeine Eigenschaften des Magnetfeldes......Page 369
6.9 Das Magnetfeld von Strömen......Page 371
6.9.1 Vergleich mit dem elektrischen Feld; der Satz von Biot-Savart......Page 374
6.9.2 Magnetostatik......Page 376
6.9.3 Elektromagnete......Page 378
6.9.4 Magnetische Spannung und Vektorpotential......Page 379
6.9.5 Das Magnetfeld der Erde......Page 381
7.1.1 Faradays Induktionsversuche......Page 393
7.1.2 Das Induktionsgesetz als Folge der Lorentz-Kraft......Page 395
7.1.3 Die Richtung des induzierten Stromes (Lenz-Regel)......Page 398
7.1.4 Wirbelströme......Page 399
7.1.5 Induktivität......Page 400
7.1.6 Ein- und Ausschalten von Gleichströmen......Page 401
7.1.8 Gegeninduktion......Page 402
7.2.1 Magnetisierung......Page 404
7.2.3 Paramagnetismus......Page 406
7.2.4 Ferromagnetismus......Page 407
7.2.6 Struktur der Ferromagnetika......Page 409
7.3 Wechselströme......Page 412
7.3.1 Erzeugung vonWechselströmen......Page 413
7.3.2 Effektivwerte von Strom und Spannung......Page 415
7.3.3 Wechselstromwiderstände......Page 416
7.3.4 Zweipole, Ortskurven, Ersatzschaltbilder......Page 419
7.3.5 Messinstrumente für elektrische Größen......Page 422
7.3.6 Drehstrom......Page 425
7.3.7 Schwingkreise......Page 427
7.3.8 Transformatoren......Page 429
7.3.9 Das Betatron......Page 432
7.3.10 Elektromotoren und Generatoren......Page 434
7.3.11 Skineffekt......Page 438
7.4.1 Der Verschiebungsstrom......Page 439
7.4.2 Der physikalische Inhalt der Maxwell-Gleichungen......Page 440
7.4.3 Ebene elektromagnetischeWellen......Page 441
7.4.5 Der lineare Oszillator......Page 445
7.4.6 Die Ausstrahlung des linearen Oszillators......Page 447
7.4.7 Wellengleichung und Telegraphengleichung......Page 449
7.4.8 Warum funkt man mit Trägerwellen?......Page 451
7.4.9 Drahtwellen......Page 452
7.4.10 Hohlraumoszillatoren und Hohlleiter......Page 453
8.1.1 Glühemission (Richardson-Effekt)......Page 461
8.1.2 Photoeffekt (Lichtelektrischer Effekt)......Page 463
8.1.3 Feldemission......Page 464
8.1.5 Ionisierung eines Gases......Page 465
8.2.1 Elektronen im homogenen elektrischen Feld......Page 466
8.2.2 Elektronen im homogenen Magnetfeld......Page 467
8.2.3 Oszilloskop und Fernsehröhre......Page 469
8.2.4 Thomsons Parabelversuch; Massenspektroskopie......Page 470
8.2.5 Die Geschwindigkeitsabhängigkeit der Elektronenmasse......Page 471
8.2.6 Die Elektronenröhre......Page 472
8.2.7 Elektronenröhren als Verstärker......Page 475
8.2.8 Schwingungserzeugung durch Rückkopplung......Page 476
8.2.9 Erzeugung und Verstärkung höchstfrequenter Schwingungen......Page 477
8.2.10 Teilchenfallen......Page 478
8.3.1 Leitfähigkeit von Gasen......Page 479
8.3.2 Stoßionisation......Page 482
8.3.3 Einteilung der Gasentladungen......Page 483
8.3.5 Bogen und Funken......Page 484
8.3.6 Gasentladungslampen......Page 485
8.3.7 Kathoden-, Röntgen- und Kanalstrahlung......Page 486
8.4.1 Der ,,vierte Aggregatzustand“......Page 487
8.4.2 Plasmaschwingungen......Page 489
8.4.3 Plasmen im Magnetfeld......Page 490
8.4.4 Fusionsplasmen......Page 492
9.1.1 Lichtstrahlen......Page 497
9.1.2 Reflexion......Page 498
9.1.4 Totalreflexion......Page 501
9.1.5 Prismen......Page 503
9.2.1 Brechung an Kugelflächen......Page 504
9.2.2 Dicke Linsen......Page 507
9.2.3 Linsenfehler......Page 508
9.2.4 Abbildungsmaßstab und Vergrößerung......Page 509
9.2.6 Das Mikroskop......Page 510
9.2.7 Der Dia-Projektor......Page 512
9.2.8 Das Fernrohr oder Teleskop......Page 513
9.2.9 Das Auge......Page 515
9.3.1 Astronomische Methoden......Page 516
9.3.2 Laufzeitmessungen im Labor......Page 517
9.3.3 Resonatormethoden......Page 518
9.3.5 Lichtgeschwindigkeit im Medium......Page 519
9.4 Matrizenoptik......Page 520
9.5.1 Das Brechungsgesetz für Elektronen......Page 521
9.5.2 Elektrische Elektronenlinsen......Page 523
9.5.3 Magnetische Linsen......Page 524
9.5.4 Elektronenmikroskope......Page 525
10.1 Interferenz und Beugung......Page 533
10.1.1 Kohärenz......Page 534
10.1.2 Die Grundkonstruktion der Interferenzoptik......Page 535
10.1.3 Gitter......Page 537
10.1.4 Spalt- und Lochblende......Page 539
10.1.5 Auflösungsvermögen optischer Geräte......Page 540
10.1.6 Auflösungsvermögen des Spektrographen......Page 542
10.1.8 Fresnel-Linsen......Page 546
10.1.9 Holographie......Page 548
10.1.10 Fresnel-Beugung......Page 549
10.1.11 Stehende Lichtwellen......Page 550
10.1.12 Interferenzfarben......Page 551
10.1.13 Interferometrie......Page 552
10.2.1 Lineare und elliptische Polarisation......Page 557
10.2.3 Polarisation durch Doppelbrechung......Page 558
10.2.4 Polarisation durch Reflexion und Brechung......Page 561
10.2.5 Intensitätsverhältnisse bei Reflexion und Brechung......Page 562
10.2.6 Reflexminderung......Page 564
10.2.7 Interferenzen im parallelen linear polarisierten Licht......Page 565
10.2.9 Drehung der Polarisationsebene......Page 567
10.3 Absorption, Dispersion und Streuung des Lichts......Page 569
10.3.1 Absorption......Page 570
10.3.2 Dispersion......Page 571
10.3.3 Atomistische Deutung der Dispersion......Page 572
10.3.4 Deutung des Faraday-Effektes......Page 575
10.3.5 Warum ist der Himmel blau?......Page 576
11.1.1 Strahlungsgrößen......Page 583
11.1.3 Photometrie und Strahlungsmessung......Page 585
11.2.1 Wärmestrahlung und thermisches Gleichgewicht......Page 587
11.2.2 Das Spektrum der schwarzen Strahlung......Page 589
11.2.3 Plancks Strahlungsgesetz......Page 590
11.2.4 Lage des Emissionsmaximums; Wiensches Verschiebungsgesetz......Page 592
11.2.5 Gesamtemission des schwarzen Strahlers; Stefan-Boltzmann-Gesetz......Page 593
11.2.6 Der kosmische schwarze Strahler......Page 594
11.2.7 Pyrometrie......Page 595
11.3.1 Farbe......Page 596
11.3.2 Infrarot und Ultraviolett......Page 601
11.3.3 Die Strahlung der Sonne......Page 607
11.3.4 Warum sind die Blätter grün?......Page 613
12.1 Maßstäbe und Uhren – Raum und Zeit......Page 621
12.1.1 Bezugs- oder Inertialsysteme......Page 622
12.1.2 Das Michelson-Experiment......Page 623
12.1.3 Das Relativitätspostulat......Page 627
12.1.4 Die 4. Dimension: Die Zeit......Page 629
12.2 Gleichzeitigkeit......Page 630
12.2.1 Pythagoras und Minkowski......Page 632
12.2.2 Abstände in der Raumzeit......Page 633
12.2.4 Bewegte Uhren gehen langsamer – die Zeitdilatation......Page 634
12.2.5 Das Zwillingsparadoxon......Page 637
12.2.6 Maßstabsvergleich und Längenkontraktion......Page 640
12.3 Die Lorentz-Transformation......Page 641
12.4 Vierervektoren......Page 642
12.5 Relativistischer Doppler-Effekt......Page 644
12.6 Addition von Geschwindigkeiten......Page 647
12.7 Relativistisches Sehen......Page 648
12.7.1 Ruhende Beobachter, bewegte Objekte......Page 649
12.7.2 Bewegte Beobachter, ruhende Objekte......Page 651
12.8 Relativistischer Impuls und relativistische Energie......Page 653
12.8.1 Die newtonschen Impulse werden beimWechsel des Bezugssystems nicht erhalten......Page 654
12.8.2 Der 4-Impuls......Page 655
12.8.3 Systeme von Teilchen......Page 657
12.9 Elektromagnetische Felder und Bewegung......Page 658
12.9.1 Relativistische Ladungsinvarianz......Page 659
12.9.2 Der elektromagnetische Feldtensor......Page 662
12.10.1 Allgemeine Relativität......Page 664
12.10.2 Einsteins Gravitationstheorie......Page 666
12.10.3 Gravitationswellen......Page 669
12.10.4 Schwarze Löcher......Page 671
12.10.5 Kosmologische Modelle......Page 673
12.10.6 Die kosmologische Kraft......Page 676
12.10.7 Gab es einen Urknall?......Page 677
12.10.8 Das Geheimnis der dunklen Massen......Page 680
Teilchen, Wellen, mikroskopische Physik......Page 691
13.1.1 Entdeckung des Photons......Page 692
13.1.2 Masse und Impuls der Photonen; Strahlungsdruck......Page 693
13.1.3 Stoß von Photonen und Elektronen; Compton-Effekt......Page 694
-Emission; Mößbauer-Effekt......Page 695
13.2.1 Materiewellen......Page 697
13.2.2 Elektronenbeugung......Page 698
13.2.3 Elektronenbeugung an Lochblenden......Page 699
13.2.4 Selbstinterferenz von Atomen......Page 701
13.2.5 Interferometrie mit Materiewellen......Page 703
13.2.6 Die Unbestimmtheitsrelation......Page 704
13.3.1 Emission und Absorption von Licht......Page 705
13.3.2 Linienverbreiterung......Page 706
13.3.3 Fluoreszenz......Page 708
13.3.5 Raman-Effekt......Page 709
13.4 Der Versuch von Franck und Hertz......Page 710
13.4.1 Die Energiestufen der Atome......Page 711
13.4.2 Anregung und Ionisierung......Page 712
13.5 Die Entdeckung des Atomkerns......Page 713
13.5.1 Das leere Atom......Page 714
13.5.2 Das Experiment von Rutherford......Page 715
13.6.1 Einleitung: Mathematisches Handwerkszeug......Page 718
13.6.3 Matrizen und Operatoren......Page 719
13.6.4 Eigenfunktionen und Eigenwerte......Page 720
13.6.5 Zustandsgrößen der Quantenmechanik......Page 722
13.6.6 Die Unbestimmtheitsrelation......Page 725
13.6.7 Der Energieoperator (Hamilton-Operator)......Page 727
13.6.8 Die Schrödinger-Gleichung......Page 730
13.7.1 Stationäre Zustände......Page 731
13.7.2 Der Tunneleffekt......Page 734
13.7.3 Harmonisch gebundene Teilchen......Page 736
13.7.4 Der Knotensatz......Page 738
Physik der Atome und ihre Anwendungen......Page 745
14.1.1 Bohr-Sommerfeld-Modelle des Atoms......Page 746
14.1.2 Quanten-Fluktuationen stabilisieren die Atome......Page 747
14.1.3 Atomare Einheiten und Feinstrukturkonstante......Page 748
14.2.1 Das Kepler-Problem im Coulombfeld......Page 749
14.2.2 Schrödinger-Gleichung für dasWasserstoffatom......Page 750
14.2.3 Quantenzahlen, Spektrum und Energiediagramm......Page 755
14.2.4 Aufhebung der l-Entartung: Einelektronenatome......Page 757
14.3.2 Magnetisches Moment eines Atoms......Page 758
14.3.4 Spektrum im Magnetfeld, der normale Zeeman-Effekt......Page 759
14.4 Elektronenspin und Feinstruktur......Page 761
14.4.1 Magnetische Spin-Bahn-Kopplung......Page 762
14.4.2 Gesamtdrehimpuls......Page 763
14.4.3 Feinstruktur im Einelektronen-Atom......Page 764
14.4.4 Zeeman-Effekt von Einelektronen-Atomen......Page 766
14.5.1 Das Helium-Atom......Page 769
14.5.2 Der Grundzustand des Helium-Atoms......Page 771
14.5.3 Angeregte Zustände des Helium-Atoms......Page 772
14.5.4 Drehimpulse im Helium-Atom......Page 773
14.5.5 Andere Zweielektronen-Atome......Page 774
14.6.1 Atomare Antennen......Page 775
14.6.2 Quantentheorie der atomaren Strahlung......Page 779
14.6.3 Absorption und Emission......Page 783
14.6.4 Strahlungsverschiebungen......Page 788
14.7.1 Strahlungsdruck......Page 791
14.7.3 Laserkühlung......Page 792
14.8 Atomoptik......Page 794
14.8.1 Atomare Beugung......Page 796
14.8.2 Atominterferometer......Page 797
14.9.1 Isotopieverschiebungen......Page 798
14.9.2 Kernmagnetismus und Hyperfeinstruktur......Page 800
14.9.3 Magnetische Resonanz......Page 803
14.9.4 Magnetische Resonanz in Chemie und Medizin......Page 808
14.9.5 Rabi-Atomstrahlresonanz......Page 810
14.9.6 Ramseys Methode der getrennten oszillierenden Felder......Page 812
14.9.7 Atomuhren, atomare Springbrunnen und GPS......Page 814
14.9.8 Optisches Pumpen und Magnetometer......Page 817
14.10.1 Van derWaals-Kräfte......Page 818
14.10.2 Atomare Stöße......Page 819
14.10.3 Streuung ununterscheidbarer Teilchen......Page 821
14.11 Quantenmaterie......Page 822
14.11.1 Bose-Einstein-Kondensation......Page 824
14.11.2 Atomare Bose-Kondensate......Page 825
14.11.3 Einteilchen- und Vielteilchen-Quantenzustände......Page 827
14.11.4 Materiewellen......Page 828
14.11.5 Suprafluidität und Vortizes......Page 829
14.11.6 Atomare Fermi-Gase......Page 832
15.1.1 Wie strahlen die Atome?......Page 837
15.1.2 Energieaustausch von Licht und Materie......Page 839
15.1.3 Inversion und Verstärkung......Page 840
15.1.4 Verstärkung und Verluste im Laser......Page 841
15.1.6 Laserbetrieb mit drei und vier Niveaus......Page 842
15.2.1 Gaußstrahlen......Page 843
15.2.2 Optische Resonatoren......Page 845
15.2.3 Laserleistung......Page 846
15.3.1 Helium-Neon-Laser und Gaslaser......Page 847
15.3.2 Neodym-Laser und Festkörperlaser......Page 849
15.3.3 Diodenlaser......Page 851
15.3.4 Durchstimmbare Laser......Page 852
15.4.1 Güteschaltung......Page 853
15.4.2 Modenkopplung......Page 854
15.4.3 Das Femtosekunden-Stroboskop......Page 857
15.4.4 Höchstleistungslaser......Page 858
16.1.1 Das Periodensystem der Elemente......Page 861
16.1.2 Einteilchenmodell und Quantenzustände......Page 864
16.2.1 Bauprinzipien der Elektronenhülle......Page 865
16.2.2 Zentralfeldnäherung......Page 866
16.2.3 Drehimpuls und Spin im Mehrelektronenatom......Page 867
16.2.4 Jenseits des Periodensystems......Page 869
16.3.1 Erzeugung und Nachweis......Page 870
16.3.2 Röntgenbeugung......Page 871
16.3.3 Röntgenoptik......Page 875
16.3.4 Bremsstrahlung......Page 876
16.3.5 Charakteristische Strahlung......Page 877
16.3.6 Röntgenabsorption......Page 879
16.4.1 Die Energiestufen der Moleküle......Page 883
16.4.2 Rotationsbanden......Page 884
16.4.3 Das Rotations-Schwingungs-Spektrum......Page 885
16.4.4 Die Potentialkurve des Moleküls......Page 886
16.4.5 Molekulare Quantenzustände......Page 888
16.4.6 Quantenchemie......Page 889
Festkörperphysik......Page 897
17.1 Kristallgitter......Page 898
17.1.1 Dichteste Kugelpackungen......Page 899
17.1.2 Gittergeometrie......Page 903
17.1.3 Kristallstrukturanalyse......Page 905
17.1.4 Gitterenergie......Page 909
17.1.5 Kristallbindung......Page 914
17.1.6 Einiges über Eis......Page 917
17.1.7 Kristallwachstum......Page 921
17.1.8 Fullerene......Page 923
17.2 Gitterschwingungen......Page 924
17.2.1 Spezifische Wärmekapazität......Page 925
17.2.2 Gitterdynamik......Page 929
17.2.3 Optik der Ionenkristalle......Page 932
17.2.4 Phononen......Page 934
17.2.5 Wärmeleitung in Isolatoren......Page 935
17.3 Metalle......Page 936
17.3.1 Das klassische Elektronengas......Page 937
17.3.2 Das Fermi-Gas......Page 939
17.3.3 Metalloptik......Page 941
17.3.4 Elektrische und Wärmeleitung......Page 943
17.3.5 Energiebänder......Page 945
17.3.6 Elektronen und Löcher......Page 947
17.4.1 Reine Halbleiter......Page 949
17.4.2 Gestörte Halbleiter......Page 952
17.4.3 Halbleiter-Elektronik......Page 955
17.4.4 Amorphe Halbleiter......Page 958
17.5 Gitterfehler......Page 959
17.5.2 Thermische Fehlordnung......Page 960
17.5.3 Chemische Fehlordnung......Page 962
17.5.4 Versetzungen......Page 963
17.6.1 Definition und allgemeine Eigenschaften......Page 966
17.6.2 Länge eines linearen Makromoleküls......Page 967
17.6.3 Gummielastizität......Page 969
17.6.4 Hochpolymere......Page 970
17.7 Supraleitung......Page 971
18.1.1 Kernbausteine und Kernkräfte......Page 983
18.1.2 Massendefekt, Isotopie und Massenspektroskopie......Page 985
18.1.3 Kernmodelle......Page 987
18.1.4 Kernspaltung......Page 990
18.1.5 Kernfusion......Page 991
18.2.1 Elementumwandlung......Page 995
18.2.2 Zerfallsenergie......Page 998
18.2.3 Das Zerfallsgesetz......Page 1000
18.3 Schnelle Teilchen......Page 1002
18.3.1 Durchgang schneller Teilchen durch Materie......Page 1003
18.3.2 Nachweis schneller Teilchen......Page 1004
18.3.3 Teilchenbeschleuniger......Page 1009
18.3.4 Strahlendosis und Strahlenwirkung......Page 1013
18.4.1 Historischer Überblick......Page 1016
18.4.2 Wie findet man neue Teilchen?......Page 1018
18.4.3 Myonen und Pionen......Page 1022
18.4.4 Neutron und Neutrinos......Page 1023
18.4.5 Wechselwirkungen......Page 1026
18.4.6 ElektromagnetischeWechselwirkung......Page 1030
18.4.7 Die innere Struktur der Nukleonen......Page 1032
18.4.8 Das Quarkmodell......Page 1033
18.4.9 Quantenchromodynamik......Page 1037
18.4.10 Symmetrien, Invarianzen, Erhaltungssätze......Page 1040
18.4.11 Magnetische Monopole......Page 1043
18.5.1 Ursprung und Nachweis......Page 1044
18.5.2 Wechselwirkung mit Materie......Page 1045
18.5.3 Strahlungsgürtel......Page 1046
19.1.1 Zufallstexte......Page 1059
19.1.2 Wahrscheinlichkeit einer Komposition......Page 1060
19.1.3 Die wahrscheinlichste Komposition......Page 1062
19.1.4 Schwankungserscheinungen......Page 1064
19.1.5 Die kanonische Verteilung......Page 1065
19.1.6 Beispiel: ,,Harmonischer Oszillator“......Page 1068
19.1.7 Mischungsentropie......Page 1069
19.1.8 Das kanonische Ensemble (Ensemble von Gibbs)......Page 1070
19.1.9 Arbeit und Wärme......Page 1071
19.2.2 Zustandsänderungen......Page 1072
19.2.3 Verteilungsmodul und Temperatur......Page 1073
19.2.5 Die freie Energie; Gleichgewichtsbedingungen......Page 1074
19.2.6 Statistische Gewichte......Page 1076
19.2.7 Der Phasenraum......Page 1077
19.2.8 Das ideale Gas......Page 1078
19.2.9 Absolute Reaktionsraten......Page 1080
19.3.1 Abzählung von Quantenteilchen......Page 1081
19.3.2 Fermi-Dirac- und Bose-Einstein-Statistik......Page 1082
19.3.3 Das Fermi-Gas......Page 1085
19.3.4 Stoßvorgänge bei höchsten Energien......Page 1088
19.3.5 Extreme Zustände der Materie......Page 1090
19.3.6 Biografie eines Schwarzen Loches......Page 1091
Nichtlineare Dynamik......Page 1099
20.1.1 Dynamische Systeme......Page 1100
20.1.2 Stabilität von Fixpunkten......Page 1102
20.1.3 Der Phasenraum deterministischer Systeme......Page 1104
20.2.1 Pendel mit großer Amplitude......Page 1107
20.2.2 Erzwungene Schwingungen mit nichtlinearer Rückstellkraft......Page 1108
20.2.3 Selbsterregte Schwingungen......Page 1110
20.2.4 Parametrische Schwingungserregung......Page 1114
20.3.1 Populationsdynamik......Page 1115
20.3.2 Einfache ökologische Modelle......Page 1120
20.3.3 Kinetische Probleme......Page 1123
20.4.1 EinfacheWege ins Chaos......Page 1127
20.4.2 Chaos und Fraktale......Page 1129
20.4.3 Iteratives Gleichungslösen......Page 1134
20.4.4 Chaos im Kochtopf......Page 1135
Quellennachweis für die Einleitungs- und Ausblickabbildungen......Page 1145
Sach- und Namenverzeichnis......Page 1147
Wichtige physikalische Konstanten......Page 1179