Prof. Dr. Dr. h.c. Harry Pfeifer, Leipzig

Prof. Dr. Herbert Schmiedel, Leipzig

Prof. Dr. Ralf Stannarius, Magdeburg

In diesem Hochschullehrbuch wird das Gesamtgebiet der Physik anschaulich und

mathematisch fundiert in einem Band dargestellt: Mechanik, Wärme, Elektrizität, Optik, Struktur der Materie. Beigefügt ist eine CD-ROM, die rund 150 Experimente enthält, die dem Leser interaktives Experimentieren ermöglichen. Neben dem Lehrbuchtext und den Experimenten enthält die CD zusätzlich vollständig gelöste Übungsaufgaben zu jedem Kapitel, die bestens zur Vorbereitung auf Klausuren und Prüfungen geeignet sind.

1 Physikalische Größen und ihre Messung.- 1.1 Physikalische Größen.- 1.2 Das SI (Système International d'Unités).- 1.3 Messfehler.- 2 Mechanik der Massenpunkte.- 2.1 Eindimensionale Bewegungen.- 2.2 Mehrdimensionale Bewegungen.- 2.3 Kraft und Masse.- 2.4 Impuls und Energie.- 2.5 Reibung.- 2.6 Gravitation.- 2.7 Trägheitskräfte.- 3 Mechanik der starren Körper.- 3.1 Ruhende starre Körper.- 3.2 Drehbewegungen.- 3.3 Der Kreisel.- 4 Mechanik der deformierbaren Körper.- 4.1 Ruhende Fluide (Flüssigkeiten und Gase).- 4.2 Oberflächen- und Grenzflächenspannung.- 4.3 Strömungen.- 4.4 Deformation von Festkörpern.- 5 Schwingungen und Wellen.- 5.1 Schwingungen.- 5.2 Wellen.- 5.3 Wellenausbreitung.- 5.4 Schallwellen (Akustik).- 6 Die Zustandsgleichung idealer Gase.- 6.1 Ableitung der Zustandsgleichung, das Gleichverteilungsgesetz.- 6.2 Spezialfälle der Zustandsgleichung, Wärmeausdehnung.- 6.3 Die Boltzmann-Verteilung.- 7 Wärmekapazitäten.- 8 Der erste Hauptsatz der Thermodynamik.- 9 Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik.- 9.1 Der Carnot-Zyklus.- 9.2 Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik.- 10 Die Entropie.- 10.1 Definition und Eigenschaften der Entropie.- 10.2 Die Entropie des idealen Gases.- 10.3 Entropie und Wahrscheinlichkeit.- 10.4 Entropie und Zeitumkehr.- 11 Thermodynamische Potentiale und der dritte Hauptsatz der Thermodynamik.- 11.1 Thermodynamische Potentiale.- 11.2 Der dritte Hauptsatz der Thermodynamik.- 12 Wärmeleitung und Diffusion.- 12.1 Die Wärmeleitungsgleichungen.- 12.2 Die Diffusionsgleichungen.- 12.3 Wärmeleitung und Selbstdiffusion in Gasen.- 13 Dämpfe und reale Gase.- 13.1 Die Van-der-Waals-Gleichung, Virialentwicklung.- 13.2 Der Joule-Thomson-Effekt.- 13.3 Hygrometrie.- 14 Koexistenz und Übergänge bei Aggregatzuständen.- 14.1Flüssigkeit und Dampf.- 14.2 Festkörper und Flüssigkeit.- 14.3 Festkörper, Flüssigkeit und Dampf.- 15 Lösungen, osmotischer Druck.- 16 Elektrische Gleichfelder (Elektrostatik).- 16.1 Elektrische Ladungen.- 16.2 Elektrische Feldstärke, elektrisches Potential, elektrische Spannung.- 16.3 Leiter im elektrischen Feld.- 16.4 Kapazität, Energiedichte des elektrischen Feldes.- 16.5 Elektrischer Dipol.- 16.6 Dielektrika.- 17 Elektrische Gleichströme.- 17.1 Grundbegriffe, Ohm'sches Gesetz, Kirchhoff'sche Regeln.- 17.2 Anwendungen.- 17.3 Elektrische Leistung.- 18 Magnetfelder.- 18.1 Das Biot-Savart-Gesetz und die Berechnung von Magnetfeldern.- 18.2 Messung von Magnetfeldern, das magnetische Erdfeld.- 18.3 Induktion.- 18.4 Magnetostatik.- 19 Mechanismen der Elektrizitätsleitung.- 19.1 Metalle.- 19.2 Elektrolyte.- 19.3 Freie Elektronen.- 19.4 Gase.- 20 Elektrische Wechselströme und elektromagnetische Wellen.- 20.1 Elektrische Wechselströme.- 20.2 Elektromagnetische Wellen.- 20.3 Die spezielle Relativitätstheorie.- 21 Geometrische Optik.- 21.1 Reflexion und Brechung.- 21.2 Optische Instrumente.- 22 Wellenoptik.- 22.1 Kohärenz.- 22.2 Interferenz.- 22.3 Interferenz inkohärenter Strahlungsquellen.- 22.4 Zwei- und dreidimensionale Gitter.- 22.5 Der Spalt.- 22.6 Auflösungsvermögen optischer Geräte.- 22.7 Das Huygens-Prinzip.- 22.8 Holografie.- 23 Polarisation des Lichtes.- 23.1 Die Fresnel-Formeln.- 23.2 Natürliche Doppelbrechung.- 23.3 Zirkular und elliptisch polarisiertes Licht.- 23.4 Künstliche Doppelbrechung.- 23.5 Optische Aktivität.- 24 Absorption und Streuung.- 24.1 Absorption.- 24.2 Streuung an isolierten Teilchen.- 24.3 Streuung in kondensierter Materie.- 25 Wärmestrahlung.- 25.1 Grundbegriffe, Photometrie.- 25.2 Strahlungsformeln.- 25.3 Pyrometrie /Farben.- 26 Welle-Teilchen-Dualismus.- 26.1 Das Photon.- 26.2 Materiewellen.- 26.3 Quantenmechanik.- 27 Atome, Moleküle und Festkörper.- 27.1 Das Wasserstoffatom.- 27.2 Atombau und Atomspektren.- 27.3 Moleküle.- 27.4 Festkörper.- 28 Der Atomkern.- 28.1 Kernstruktur.- 28.2 Radioaktivität.- 28.3 Kernreaktionen.- 29 Elementarteilchen.- 29.1 Entdeckung neuer Teilchen.- 29.2 Eigenschaften und Klassifikation der Elementarteilchen.- 30 Übungsaufgaben und Lösungen (auf CD-ROM).- 31 Applets (auf CD-ROM und im Internet).- 32 Verweise ins Internet.- A Anhang.- A.1 Konstanten der Experimentalphysik.- A.2 Abgeleitete Einheiten des SI mit besonderen Namen.- A.3 Definition von Einheiten, die nicht zum SI gehören.- A.4 Periodisches System der Elemente.- A.5 Elektronenkonfiguration der neutralen Atome im Grundzustand.- A.6 Einige mathematische Formeln.- A.6.1 Vektoralgebra.- A.6.2 Vektoranalysis.- A.6.3 Bestimmte Integrale.- A.6.4 Reihen und Taylorentwicklungen.- A.6.5 Winkelfunktionen.- A.7 Literatur.- Sach- und Namenverzeichnis.- Näherungswerte für physikalische Konstanten und Energieumrechungen.