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Einführung in die Physik Band 2 Schwingungen
Optik
Elektromagnetismus
Relativitätstheorie
Struktur der Materie
Astrophysik und
Kosmologie
Einführung in die Physik
Band 2


Schwingungen

Optik

Elektromagnetismus

Relativitätstheorie

Struktur der Materie

Astrophysik und

Kosmologie



Roman U. Sexl, Ivo Raab, Ernst Streeruwitz, Brigitte Wessenberg, Klaus Bethge

Sauerländer Verlage AG
EAN: 9783034500562 (ISBN: 3-03-450056-4)
352 Seiten, paperback, 21 x 30cm, 2003, 1. Auflage, vollständig überarbeitete Ausgabe der 3. Auflage der Bände 2/3 von 1996

Umschlagtext
Physik, eine der ältesten Naturwissenschaften, nicht als abgeschlossenes System mathematischer Gesetze, sondern als lebendige, praxisorientierte Disziplin mit vielfältigen Bezügen zur Technik, zur Medizin, zur Informatik und zu anderen Schlüsselwissenschaften unserer Zeit.



Der philosophisch-kulturhistorische und technischpraktische Ansatz dieses zweibändigen Werkes ermöglicht ein vertieftes Verständnis der Physik. Die Grundlagen werden vor ihrem entwicklungs-geschichtlichen Hintergrund erarbeitet. Die Gesetze werden dadurch für die Lernenden zu viel mehr als zu bloßen mathematischen Formeln. Das Konzept des "Großen Sexl" erlaubt es, Physik als qualitativen Ausdruck eines mehr als 2000-jährigen Ringens um ein kohärentes Verständnis der Natur zu begreifen. Die physikalische Information im engeren Sinn wird anhand illustrierter Beispiele erläutert und mit vielen Übungsaufgaben (samt Lösungen) vertieft. Gegenüber der letzten Ausgabe wurden beispielsweise für den Band 2 rund 300 Grafiken neu erstellt und viele weitere ergänzt. Dabei wurde großer Wert auf die didaktische und physikalische Genauigkeit der Figuren gelegt.



Der philosophisch-kulturhistorische und technisch-praktische Ansatz bildet zugleich den Leitfaden beider Bände. Damit wird ein neuer Akzent in der Gestaltung eines Physiklehrbuchs gesetzt. "Schwingungen und Wellen", das erste Kapitel dieses Bandes, legt die Grundlagen für das Verständnis optischer und akustischer Erscheinungen. Genießen Sie die farbigen Aufnahmen optischer Phänomene und experimentieren Sie selbst! Ausgehend von Voltas ersten Batterien über Coulombs Nachweis elektrischer Kräfte begleiten uns die großen Physiker André Marie Ampère, Hans Christian Oersted, Michael Faraday, James Clerk Maxwell, Heinrich Hertz, Georg Simon Ohm, Hendrik Antoon Lorentz und Robert Andrew Millikan durch die Welt des Elektromagnetismus. Im vollständig neu gestalteten Kapitel über die Relativitätstheorie Einsteins werden die Gedanken anhand anschaulicher Beispiele und mathematischer Herleitungen behutsam entwickelt. Im Zentrum des kurzen Abschnitts über die Allgemeine Relativitätstheorie steht das Hauptgesetz der neuen Physik, das Äquivalenzprinzip. Das Kapitel "Struktur der Materie" zeichnet nach, wie in der physikalischen Welt des Mikrokosmos die Suche nach dem Urstoff in vielen kleinen Schritten zu den Elementarteilchen Leptonen und Quarks geführt hat. Die fantastischen Phänomene des Makrokosmos lernen Sie in "Astrophysik und Kosmologie" kennen. Hier wird auch der Kreis zum ganz Kleinen wieder geschlossen und damit die Einheit und Geschlossenheit des heutigen physikalischen Weltbildes dokumentiert. Freuen Sie sich an den farbigen Aufnahmen aus der riesigen Welt des Universums!



Rund 300 Übungsaufgaben samt ausführlichen Lösungen sowie viele Testfragen zu jedem Kapitel und ein ausführliches Stichwortverzeichnis vervollständigen den Band 2 zu einem umfassenden Physiklehrbuch der Sekundarstufe II.





Inhaltsangabe



Band 1

- Grundlagen

- Mechanik

- Wärmelehre



Band 2

- Schwingungen und Wellen

- Optik

- Elektromagnetismus

- Relativitätstheorie

- Struktur der Materie

- Astrophysik und Kosmologie
Rezension
"Einführung in die Physik" ist in zwei Bänden erschienen. Es ist die vollständig überarbeitete Ausgabe des gleichnamigen dreibändigen Werkes von 1996. Was dieses Werk in besonderem Maße kennzeichnet und von anderen Werken abhebt, ist die Einbettung der Lerninhalte in ihren jeweiligen historischen Kontext. Dieser Ansatz ermöglicht physikalische Denkweisen nachzuvollziehen und Einsichten zu schaffen. Das Interesse und der Forschergeist werden geweckt und Motivation wird geschaffen. Die geschichtlichen Hintergründe werden gut dargestellt, sind kompakt geschrieben und zudem höchst interessant. Weiterhin wird immer wieder der Bezug zu Natur, Alltag und Technik gesucht. Dies ermöglicht einen sinnstiftenden Unterricht. Das Werk bietet aufgrund einer Randspalte, Hervorhebungen im Text, Merkkästen, farbigen Abbildungen und Farbfotos eine gute Übersicht, so dass das Arbeiten mit ihm Spaß macht. Besonders die Fülle an sehr gut ausgewählten (auch vielen überarbeiteten und neuen) Grafiken und Fotos, die den jeweiligen Sachverhalt gut veranschaulichen und Einsichten schaffen, fallen auf. Eine Zusammenfassung am Ende eines Kapitels bringt das Wesentliche auf einen Blick zusammen. Mit zahlreichen Testfragen und Übungsaufgaben (inkl. Lösung) kann man sein Wissen überprüfen und festigen. Aufgrund seines einzigartigen Ansatzes, nämlich die Physik in seine Geschichte einzubetten, ist "Einführung in die Physik" auch für die Unterrichtsvorbereitung ein wertvoller Schatz.
("Physik" ist eine konzentrierte, einbändige Ausgabe des zweibändigen Physiklehrbuchs "Einführung in die Physik" und wurde ebenfalls bei uns in lehrerbibliothek.de vorgestellt.)

Ferrao, lehrerbibliothek.de
Inhaltsverzeichnis
SCHWINGUNGEN UND WELLEN 7

I. Harmonische Schwingungen 8
1. Schwingungsfähige Systeme 8
2. Das Federpendel 8
3. Das Fadenpendel 13
4. Gedämpfte Schwingungen 14
5. Erzwungene Schwingungen und Resonanz 15
6. Überlagerung von Schwingungen 16
7. Fourier-Synthese und -Analyse 18
8. Gekoppelte Schwingungen 19

II. Harmonische Wellen 21
1. Transversal- und Longitudinalwellen 21
2. Elastische Wellen 23
3. Stehende Wellen 26
4. Brechung von Wellen; Totalreflexion 29
5. Interferenz und Beugung 31

III. Schall und Schallempfindung 36
1. Die Tonhöhe 36
2. Klanghöhe und Klangfarbe 38
3. Schallpegel und Lautstärke 39
4. Richtungshören, Schallortung 41
5. Der Doppler-Effekt 42

Zusammenfassung 46

Übungsaufgaben 47



OPTIK 51

I. Die Ausbreitung des Lichts 52
1. Licht und Schatten 52
2. Reflexion 53
3. Brechung 54
4. Optische Elemente 56
5. Die Messung der Lichtgeschwindigkeit 58

II. Das Auge und optische Geräte 63
1. Der Fotoapparat 63
2. Das Auge 63
3. Die Lupe 65
4. Das Mikroskop 65
5. Fernrohre 66

III. Die Spektralfarben des Lichts 68
1. Die Versuche von Newton 68
2. Additive Farbmischung 71
3. Subtraktive Farbmischung 72
4. Die Entstehung von Farben 73

IV. Wellenoptik 76
1. Beugung 76
2. Interferenz 76
3. Das Auflösungsvermögen 82
4. Der Doppler-Effekt 84
5. Die Polarisation des Lichts 84
6. Lichttheorien 88

Zusammenfassung 92

Übungsaufgaben 93


ELEKTROMAGNETISMUS 97
Elektrizität - vom Kuriosum zur Weltmacht 97


A. Elektrische Kräfte, Felder und Spannungen 99

I. Die elektrische Ladung 99
1. Geladene Körper 99
2. Elektrische Kräfte: Das Coulomb'sche Gesetz 101
3. Das Unabhängigkeitsgesetz 103

II. Das elektrische Feld 104
1. Der Feldbegriff 104
2. Felder spezieller Ladungsverteilungen 107
3. Kräfte auf Ladungen im elektrischen Feld 111
4. Die elektrische Spannung 112
5. Die Energiedichte des elektrischen Feldes 115
6. Die potentielle Energie zweier Punktladungen 116

III. Materie im elektrostatischen Feld 119
1. Leiter im elektrostatischen Feld 119
2. Isolatoren im elektrostatischen Feld 119

Zusammenfassung 123

Übungsaufgaben 124


B. Der elektrische Strom 127
1. Die elektrische Stromstärke 128
2. Der elektrische Strom als Energieträger 129
3. Der elektrische Widerstand 130
4. Grundschaltungen von Widerständen 133
5. Wirkungen des elektrischen Stroms 137
6. Der elektrische Strom als Informationsträger 141

Zusammenfassung 144

Übungsaufgaben 145


C. Magnetismus 147

I. Magnetfelder 147
1. Magnetostatik 147
2. Erdmagnetismus 147
3. Magnetische Feldstärke und Feldlinien 148
4. Magnetfelder von elektrischen Strömen 149
5. Materie im Magnetfeld 152

II. Kraftwirkungen von Magnetfeldern 155
1. Die Lorentzkraft 155
2. Elektrische Ströme im Magnetfeld 158

III. Magnetische Induktion 163
1. Das Induktionsgesetz 163
2. Selbstinduktion 167
3. Die Energiedichte des magnetischen Feldes 168

Zusammenfassung 170

Übungsaufgaben 171


D. Elektrotechnik 174

I. Grundlagen der Elektrotechnik 174
1. Generator und Motor 1 74
2. Der Wechselstrom 176
3. Der Transformator 179
4. Die elektrische Energieübertragung 181
5. Elektrizität im Haushalt 181

II. Halbleiter 184
1. Elektronenröhren und Transistoren 184
2. Der reine oder intrinsische Halbleiter 184
3. Der dotierte Halbleiter 186
4. Die Halbleiterdiode 187
5. Der Transistor 188
6. Optoelektronische Bauelemente 191
7. Mikroelektronik und integrierte Schaltungen 192

Zusammenfassung 193

Übungsaufgaben 194


E. Elektromagnetische Schwingungen und Wellen 197

I. Elektrische Schwingungen 198
1. Der elektrische Schwingkreis 198
2. Der schwingende Dipol 199

II. Elektromagnetische Wellen 201
1. Dipolstrahlung als Welle 201
2. Die Maxwell'schen Feldgleichungen 202
3. Eigenschaften und Spektrum elektromagnetischer Wellen 204
4. Strahlungsquellen 206

Zusammenfassung 212

Übungsaufgaben 213



RELATIVITÄTSTHEORIE 215

I. Die Spezielle Relativitätstheorie
215
1. Vom «Äther» zur Relativitätstheorie 215
2. Das Problem der Zeit und der Gleichzeitigkeit 219
3. Die Mathematik der Speziellen Relativitätstheorie 224
4. Relativistische Effekte 228
5. Energie und Impuls in der Speziellen Relativitätstheorie 233

II. Einführung in die Allgemeine Relativitätstheorie 240
1. Das Äquivalenzprinzip 240
2. Rotverschiebung von Licht im Gravitationsfeld 242
3. Uhren im Gravitationsfeld 244
4. Maßstäbe im Gravitationsfeld 245

Zusammenfassung 249

Übungsaufgaben 250
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