Mechanik

Kinematik der fortschreitenden Bewegung
Kinematik 13
Modell des Massenpunkts 13
Bewegung und Bezugssystem 13
Fortschreitende Bewegung 13
Bahnkurve als Bezugssystem 13
Gleichförmige Bewegung 14
Geschwindigkeit 14
Bewegungsgesetze der gleichförmigen Bewegung 14
Ungleichförmige Bewegung 14
Durchschnittsgeschwindigkeit 15
Momentangeschwindigkeit 15
Bestimmung der Momentangeschwindigkeit 15
Beschleunigte Bewegung 15
Beschleunigung 16
Gleichmäßig beschleunigte geradlinige Bewegung 16
Beschleunigung bei einer gleichmäßig beschleunigten geradlinigen Bewegung 16
Beschleunigungs-Zeit-Gesetz der gleichmäßig beschleunigten geradlinigen Bewegung 16
Geschwindigkeits-Zeit-Gesetz der gleichmäßig beschleunigten geradlinigen Bewegung 16
Weg-Zeit-Gesetz der gleichmäßig beschleunigten geradlinigen Bewegung 16
Geschwindigkeits-Weg-Gesetz der gleichmäßig beschleunigten geradlinigen Bewegung 17
Beschleunigung bei krummlinigen Bewegungen 17
Durchschnittsbeschleunigung 18
Momentanbeschleunigung 18
Bewegungsgesetze und Differentialrechnung 18
Bewegungsgesetze und Integralrechnung 18
Vektorielle Formulierung von Bewegungsgesetzen 18
Freier Fall 19
Bewegungsgesetze beim freien Fall 19
Fallbeschleunigung 19
Fall mit Luftwiderstand 19
Überlagerung von Bewegungen 19
Unabhängigkeitsprinzip 20
Wurfbewegungen 20
Vertikaler Wurf nach oben 20
Vertikaler Wurf nach unten 20
Horizontaler Wurf 21
Schiefer Wurf 21
Ballistische Kurve 22

Dynamik der fortschreitenden Bewegung
Dynamik 23
Kraft 23
Trägheit der Körper 23
Trägheitssatz 23
Trägheitssatz und Bezugssystem 23
Masse 23
Grundgleichung der Dynamik 24
Anwendungen der Grundgleichung der Dynamik 24
Dynamik des freien Falls 24
Wechselwirkungsgesetz 24
Newtonsche Axiome 24
Kausalitätsprinzip 25
Trägheitskräfte 25

Gleichförmige Kreisbewegung
Gleichförmige Kreisbewegung 25
Umlaufzeit und Drehfrequenz 25
Bahngeschwindigkeit 26
Drehwinkel 26
Bogenmaß 26
Winkelgeschwindigkeit 26
Gleichförmige Kreisbewegung als beschleunigte Bewegung 27
Zentripetalbeschleunigung 27
Zentripetalkraft 27
Ungleichförmige Kreisbewegung 28
Zentrifugalkraft 28
Coriolis-Kraft 28

Arbeit und Energie
Arbeit 29
Arbeitsverrichtung bei konstanter Kraft 29
Arbeitsverrichtung bei veränderlicher Kraft 29
Hubarbeit 29
Beschleunigungsarbeit 30
Spannarbeit 30
Reibungsarbeit 30
Energie 31
Lageenergie 31
Bewegungsenergie 31
Spannenergie 31
Energie und Arbeit 31
Energieerhaltungssatz der Mechanik 31
Energieerhaltung beim freien Fall 32
Energieerhaltung beim galileischen Hemmungspendel 32
Energieerhaltungssatz 32
Leistung 32
Einfache Maschinen 32
Wirkungsgrad 33

Impuls
Kraftstoß und Impuls33
Kraftstoß 33
Impuls 33
Kraftstoß und Impulsänderung 33
Kraft und Impulsänderung 34
Wechselwirkungsgesetz und Impulserhaltung 34
Impulserhaltungssatz 34
Abgeschlossenes System 34
Schwerpunktsatz 34
Stoßvorgänge 34
Gerader, zentraler elastischer Stoß 35
Gerader, zentraler unelastischer Stoß 35
Schiefer elastischer Stoß 35

Rotation starrer Körper
Starrer Körper 36
Rotation starrer Körper 36
Gleichförmige Rotation starrer Körper 36
Ungleichförmige Rotation 36
Winkelbeschleunigung 36
Gleichmäßig beschleunigte Rotation 36
Drehmoment 37
Grundgleichung der Rotation 37
Trägheitsmoment 37
Trägheitsmomente einiger Körper 37
Rotationsarbeit 38
Rotationsenergie 38
Hauptträgheitsachsen 38
Drehimpuls 38
Bahndrehimpuls 38
Drehimpulsänderung und Drehmoment 39
Drehimpulserhaltungssatz 39
Beschreibung der Rotation mit Vektoren 39
Analogien zwischen Translation und Rotation 39
Kreisel 40

Gravitation
Gravitationskraft 41
Gravitationsgesetz 41
Bestimmung der Gravitationskonstanten 41
Gewichtskraft 41
Astronomische Massenbestimmung 42
Gravitationsfeld 42
Gravitationsfeldstärke 42
Gravitationsfeld der Erde 43
Hubarbeit im Gravitationsfeld 43
Potentielle Energie im Gravitationsfeld 44
Potential im Gravitationsfeld 44
Äquipotentialflächen und Äquipotentiallinien 45
Potentialtrichter von Erde und Mond 45
Schwere und träge Masse 45

Planetenbewegung
Geozentrisches Weltsystem 46
Heliozentrisches Weltsystem 46
Planetenbewegung 46
Zentralbewegung 46
Keplersche Gesetze 46
1. keplersches Gesetz 46
2. keplersches Gesetz 47
3. keplersches Gesetz 47
Daten zu den Planeten unseres Sonnensystems 47
Daten zu Sonne, Erde, Mond 47
Kreisbahngeschwindigkeit 47
Fluchtgeschwindigkeit 48
Erdsatelliten 48


Kinetische Gastheorie und Thermodynamik

Teilchenstruktur der Materie
Teilchenstruktur der Materie 49
Molekularkräfte 49
Aggregatzustände 49
Atomare Masseneinheit 49
Relative Atom- und Molekülmasse 49
Absolute Atom- und Molekülmasse 49
Stoffmenge 49
Avogadro-Konstante 50
Molvolumen 50
Molmasse 50

Temperatur
Temperatur 50
Thermometer 50
Celsius-Skala 50
Kelvin-Skala 51
Temperaturbewegung 51

Gasgesetze
Ideale und reale Gase 51
Zustandsgrößen 52
Gasgesetze 52
Gesetz von Boyle und Mariotte 52
Gesetz von Gay-Lussac 52
Gesetz von Amontons 52
Zustandsgleichung idealer Gase 52
Zustandsgleichung idealer Gase und universelle Gaskonstante 52
Zustandsgleichung idealer Gase und Boltzmann-Konstante 53
Satz von Avogadro 53
Isothermen realer Gase 53
Zustandsgleichung realer Gase 53

Kinetische Gastheorie
Kinetische Gastheorie 54
Teilchenmodell idealer Gase 54
Kinetische Theorie des Gasdrucks 54
Kinetische Theorie der Temperatur 55
Freiheitsgrade und Gleichverteilungssatz 55
Maxwellsche Geschwindigkeitsverteilung 55

Hauptsätze der Thermodynamik
Thermodynamik 56
Thermodynamisches System 56
Abgeschlossenes thermodynamisches System 56
Thermodynamisches Gleichgewicht 56
Innere Energie 56
Temperatur und innere Energie 56
Änderung der inneren Energie durch mechanische Arbeit 57
Änderung der inneren Energie durch Wärme 57
Prozessgrößen 57
1. Hauptsatz der Thermodynamik 57
Allgemeiner Energieerhaltungssatz 58
Perpetuum mobile 1 Art 58
Innere Energie eines idealen einatomigen Gases 58
Innere Energie idealer mehratomiger Gase 58
Volumenänderungsarbeit 58
Isotherme Zustandsänderung 59
Isobare Zustandsänderung 59
Isochore Zustandsänderung 60
Adiabatische Zustandsänderung 60
Spezifische Wärmekapazität 60
Spezifische Wärmekapazitäten bei Gasen 61
Molare Wärmekapazität 61
Molare Wärmekapazitäten einatomiger Gase 61
Molare Wärmekapazitäten mehratomiger Gase 62
Molare Wärmekapazitäten und universelle Gaskonstante 62
Molare Wärmekapazitäten fester Stoffe 62
Reversible Prozesse 62
Irreversible Prozesse 62
2. Hauptsatz der Thermodynamik 63
Perpetuum mobile 2. Art 63
Entropie 63
3. Hauptsatz der Thermodynamik 63

Kreisprozesse und thermische Maschinen
Kreisprozess 64
Carnotscher Kreisprozess 64
Stirlingscher Kreisprozess 65
Thermischer Wirkungsgrad des stirlingschen Kreisprozesses 65
Thermische Maschinen 65
Prinzip der Wärmekraftmaschinen 65
Heißluftmotor 66
Wirkungsgrad realer Wärmekraftmaschinen 66
Prinzip der Kraftwärmemaschinen 67
Wärmepumpe 67
Kältemaschine 67


Elektrische und magnetische Felder

Elektrische Ladungen und Gleichstromkreis
Elektrische Ladungen 68
Geladene Körper 68
Kräfte zwischen Ladungen 68
Elektroskope 68
Neutralisation 68
Ladungserhaltung 68
Berührungselektrizität 68
Elektrische Influenz 68
Definition der Größe Ladung 68
Ladungsmessung 69
Elektrischer Strom 69
Konventionelle Stromrichtung 69
Gleich- und Wechselstrom 69
Elektrische Stromstärke 69
Einheit der Stromstärke 70
Messung der Stromstärke 70
Ladungstrennarbeit und elektrische Spannung 70
Elektrische Spannung im Stromkreis 70
Einheit der Spannung 70
Spannungsmessung 70
Schaltung von Spannungsquellen 71
Elektrischer Widerstand 71
Ohmsches Gesetz 71
Widerstand eines drahtförmigen Leiters 71
Elektrische Arbeit und Energie 71
Elektrische Leistung 71
Unverzweigter Stromkreis 71
Verzweigter Stromkreis 72

Elektrostatische Felder
Elektrisches Feld 72
Elektrische Feldlinien 72
Eigenschaften elektrischer Feldlinien 72
Elektrische Radialfelder 73
Homogenes elektrisches Feld 73
Abschirmung elektrischer Felder 73
Elektrisches Feld und Stromkreis 73
Elektrische Feldstärke 73
Elektrische Feldkraft 74
Überführungsarbeit im homogenen elektrischen Feld 74
Überführungsarbeit im inhomogenen elektrischen Feld 75
Spannung im elektrischen Feld 75
Spannung und Feldstärke im homogenen Kondensatorfeld 75
Potential im elektrischen Feld 75
Potential und potentielle Energie im elektrischen Feld 76
Spannung als Potentialdifferenz 76
Äquipotentialflächen und Äquipotentiallinien 76
Überlagerung elektrischer Felder 77
Potential in Stromkreisen 77
Flächenladungsdichte 77
Flächenladungsdichte und elektrische Feldstärke 78
Messung der elektrischen Feldstärke durch Influenz 78
Elektrische Verschiebungsdichte 78
Feldstärke im radialsymmetrischen Feld 78
Coulombsches Gesetz 79
Coulomb-Potential 79
Potentielle Energie im Coulomb-Potential 80

Kondensatoren
Kondensatoren 80
Kapazität 80
Kapazität eines Plattenkondensators 80
Kondensator mit Dielektrikum 81
Dielektrische Polarisation 81
Kondensatorformen 81
Auf- und Entladung eines Kondensators 82
Kondensator als Energiespeicher 83
Parallelschaltung von Kondensatoren 83
Reihenschaltung von Kondensatoren 83

Elementarladung und Bewegung freier Elektronen im elektrischen Feld
Millikan-Versuch 84
Erzeugung freier Elektronen 84
Bewegung freier Elektronen im elektrischen Längsfeld 84
Bewegung freier Elektronen im elektrischen Querfeld 85
Elektronenstrahloszilloskop 85

Magnetostatische Felder
Dauermagnetismus 86
Magnetpole 86
Modell der Elementarmagnete 86
Magnetfeld 86
Magnetische Feldlinien 87
Homogenes Magnetfeld 87
Elektrizität und Magnetismus 87
Versuch von Oersted 87
Magnetfeld eines stromdurchflossenen geraden Leiters 88
Rechte-Faust-Regel 88
Stromdurchflossene Leiterschleife 88
Stromdurchflossene Spule 88
Kraft auf frei bewegte Ladungen im Magnetfeld 88
Lorentz-Kraft (qualitativ) 89
Drei-Finger-Regel 89
Kraft auf stromdurchflossene Leiter im Magnetfeld (qualitativ) 89
Magnetische Flussdichte 89
Kraft auf stromdurchflossene Leiter im Magnetfeld (quantitativ) 90
Lorentz-Kraft (quantitativ) 90
Hall-Effekt 91
Magnetfeldmessgerät 92
Magnetische Flussdichte um einen stromdurchflossenen geraden Leiter 92
Magnetische Flussdichte in stromdurchflossenen Spulen 92
Materie im Magnetfeld 93
Magnetische Erregung 93
Ferromagnetismus 93

Bewegung geladener Teilchen im Magnetfeld
Helmholtz-Spulenpaar 94
Spezifische Ladung 95
Spezifische Ladung des Elektrons 95
Relativistischer Massenzuwachs 95
Schraubenförmige Elektronenbahnen 96
Elektronenmikroskop 96
Geschwindigkeits-Filter 96
Magnetohydrodynamischer Generator 96
Teilchenbeschleuniger 96
Linearbeschleuniger 96
Zyklotron 97
Synchrotron 97


Elektromagnetische Induktion und Wechselstrom

Elektromagnetische Induktion
Elektromagnetische Induktion 98
Induktion in Leitern durch Bewegung 98
Induktion in Spulen durch Änderung der vom Magnetfeld durchsetzten Fläche 98
Induktion in Spulen durch Änderung der magnetischen Flussdichte 99
Magnetischer Fluss 100
Induktionsgesetz 100
Richtung des Induktionsstromes 101
Lenzsche Regel 101
Induktion und Energieerhaltung 101
Wirbelströme 102
Selbstinduktion 102
Gesetz der Selbstinduktion 103
Induktivität lang gestreckter Spulen 103
Energie des Magnetfeldes 104
Elektrische Wirbelfelder 104

Generatoren
Generatoren 105
Außenpolgenerator 105
Innenpolgenerator 106
Dynamoelektrisches Prinzip 106

Wechselstromkreise
Momentanwerte von Spannung und Stromstärke 106
Ohmscher Widerstand im Wechselstromkreis 106
Effektivwerte von Spannung und Stromstärke 107
Kondensator im Wechselstromkreis 108
Kapazitiver Widerstand 108
Spule im Wechselstromkreis 109
Induktiver Widerstand 109
Scheinwiderstand einer Reihenschaltung 110
Siebkette 111
Sperrkreis 111
Leistung im Wechselstromkreis 112
Leistung bei rein ohmschem Widerstand 112
Leistung bei rein kapazitivem oder induktivem Widerstand 112
Leistung bei beliebigem Scheinwiderstand 113
Transformatoren 113
Transformator als Spannungswandler 114
Transformator als Stromwandler 114
Drehstrom 114


Elektrische Leitungsvorgänge

Elektrizitätsleitung im Vakuum
Elektrizitätsleitung im Vakuum 116
Glühelektrischer Effekt 116
Fotoemission 116
Feldemission 116
Sekundärelektronenemission 116
Anwendungen der Elektrizitätsleitung im Vakuum 116

Elektrizitätsleitung in Gasen
Ionenleitung in Gasen 116
Unselbstständige Gasentladung 116
Selbstständige Gasentladung 116
Glimmentladung 117
Kathodenstrahlen und Kanalstrahlen 117
Anwendungen der Gasentladung 117

Elektrizitätsleitung in Flüssigkeiten
Ionenleitung in Flüssigkeiten 117
1. faradaysches Gesetz 118
2. faradaysches Gesetz 118
Anwendungen der Elektrizitätsleitung in Flüssigkeiten 118

Elektrizitätsleitung in Metallen
Elektronenleitung in Metallen 118
Herleitung des ohmschen Gesetzes 118
Hall-Effekt und Anzahldichte der Leitungselektronen 119
Supraleitung 119

Elektrizitätsleitung in Halbleitern
Eigenleitung in reinen Halbleitern 119
Bändermodell der elektrischen Leitfähigkeit 120
Elektrizitätsleitung in dotierten Halbleitern 121
Hall-Effekt bei dotierten Halbleitern 121
Anwendungen der Elektrizitätsleitung in Halbleitern 121
Feldeffekt-Transistor 122


Schwingungen und Wellen

Mechanische Schwingungen
Mechanische Schwingungen 123
Freie und erzwungene Schwingungen 123
Gedämpfte und ungedämpfte Schwingungen 123
Größen zur Beschreibung von Schwingungen 123
Lineares Kraftgesetz 124
Lineares Kraftgesetz beim Schraubenfeder-Pendel 124
Lineares Kraftgesetz beim Schraubenfeder-Schwere-Pendel 124
Harmonische Schwingungen 124
Harmonische Schwingung und Kreisbewegung 124
Elongations-Zeit-Gesetz harmonischer Schwingungen 125
Geschwindigkeits-Zeit-Gesetz harmonischer Schwingungen 126
Beschleunigungs-Zeit-Gesetz harmonischer Schwingungen 126
Periodendauer harmonischer Schwingungen 127
Differentialgleichung ungedämpfter harmonischer Schwingungen 127
Energieerhaltung bei mechanischen Schwingungen 127
Fadenpendel 128
Gedämpfte Schwingungen 129
Entdämpfte Schwingungen 129
Erzwungene Schwingungen 130
Resonanz 130
Überlagerung von Schwingungen 131
Eindimensionale Überlagerung von Schwingungen gleicher Frequenz 131
Überlagerung von Schwingungen ungleicher Frequenz 132
Schwebungen 132
Lissajous-Figuren 133

Elektromagnetische Schwingungen
Entstehung elektromagnetischer Schwingungen 133
Differentialgleichung ungedämpfter elektromagnetischer Schwingungen 134
Periodendauer ungedämpfter elektromagnetischer Schwingungen 135
Energie der ungedämpften elektromagnetischen Schwingung 135
Gedämpfte elektromagnetische Schwingungen 135
Erzwungene elektromagnetische Schwingungen 135
Entdämpfte elektromagnetische Schwingungen 136
Meißnersche Rückkopplungsschaltung 136
Dreipunktschaltung 137

Mechanische Wellen
Wellen 138
Entstehung eindimensionaler Transversalwellen 138
Entstehung eindimensionaler Longitudinalwellen 139
Größen zur Beschreibung von Wellen 139
Grundgleichung der Wellenlehre 140
Gleichung der fortschreitenden
eindimensionalen harmonischen Welle 140
Energietransport durch mechanische Wellen 141
Dämpfung mechanischer Wellen 141
Polarisation 141
Reflexion eindimensionaler Wellen 142
Interferenz gleichlaufender
eindimensionaler Wellen 142
Zweidimensionale Wellen 143
Interferenz von Kreiswellen 144
Huygenssches Prinzip 144
Beugung zweidimensionaler Wellen 145
Reflexion zweidimensionaler Wellen 145
Brechung zweidimensionaler Wellen 146
Dreidimensionale Wellen 146
Entstehung stehender Wellen 147
Stehende Transversalwellen 147
Gleichung der stehenden Welle 147
Stehende Longitudinalwellen 148
Transversale Eigenschwingungen 148
Longitudinale Eigenschwingungen 149
Doppler-Effekt 150

Elektromagnetische Wellen
Hertzscher Dipol 151
Dipolstrahlung 153
Elektromagnetische Wellen 153
Spektrum elektromagnetischer Wellen 154
Erzeugung von Mikrowellen 155
Durchlässigkeit für Mikrowellen 155
Beugung von Mikrowellen 155
Interferenz von Mikrowellen 155
Reflexion von Mikrowellen 155
Brechung von Mikrowellen 156
Polarisation bei Mikrowellen 156
Stehende Mikrowellen 156
Radar 157
Rundfunk 157

Wellenoptik
Wellenmodell des Lichtes 158
Lichtgeschwindigkeit 158
Brechung des Lichtes 158
Dispersion des Lichtes 159
Interferenz 159
Fresnelscher Spiegelversuch 159
Interferenz und Energieerhaltung 160
Interferenz an dünnen Schichten 160
Michelson-Interferometer 160
Beugung 161
Beugung und Interferenz am Spalt 161
Beugung und Interferenz am Doppelspalt 163
Beugung und Interferenz am Gitter 164
Gitterspektren 165
Kohärenz 165
Polarisation beim Licht 165
Polarisation durch Reflexion und Brechung 166
Gesetz von Brewster 166
Polarisation durch Streuung 166
Polarisation durch Doppelbrechung 166
Kerr-Effekt 167
Drehung der Schwingungsebene 167
Faraday-Effekt 167
Infrarotes Licht 167
Ultraviolettes Licht 167
Licht als elektromagnetische Welle 168

Röntgenstrahlung
Röntgenstrahlung 168
Laue-Diagramme 168
Bragg-Reflexion 169
Ausmessung von Röntgenspektren 170
Debye-Scherrer-Verfahren 170


Spezielle Relativitätstheorie

Grundlagen
Bezugssystem 171
Inertialsystem 171
Relativitätsprinzip der Mechanik 171
Galilei-Transformation 171
Weltäther 172
Michelson-Experiment 172
Konstanz der Lichtgeschwindigkeit 172
Relativitätsprinzip der Physik 172
Spezielle Relativitätstheorie 172

Relativistische Kinematik
Lorentz-Transformation 172
Relativistische Addition der Geschwindigkeiten 173
Lichtgeschwindigkeit als Grenzgeschwindigkeit 174
Zeitdilatation 174
Gleichzeitigkeit 174
Längenkontraktion 175
Relativistischer Doppier-Effekt 175

Relativistische Dynamik
Relativistische Masse 176
Relativistischer Impuls 176
Äquivalenz von Masse und Energie 176
Relativistische kinetische Energie 177
Relativistische Energie-Impuls-Beziehung 177


Quantenphysik

Fotoeffekt und Lichtquantenmodell
Fotoeffekt 178
Grundversuche zum Fotoeffekt 178
Untere Grenzfrequenz beim Fotoeffekt 178
Fotozelle 178
Fotostrom und Lichtintensität 179
Messung der kinetischen Energie der
Fotoelektronen 179
Kinetische Energie der Fotoelektronen und Lichtintensität 179
Kinetische Energie der Fotoelektronen und Lichtfrequenz 179
Kinetische Energie der Fotoelektronen und Kathodenmaterial 179
Trägheitsloses Einsetzen des Fotoeffekts 179
Zusammenfassung der Sachverhalte beim Fotoeffekt 179
Fotoeffekt und klassische Physik 179
Einsteinsche Gleichung des Fotoeffekts 180
Lichtquantenmodell 181
Fotoeffeffekt im Lichtquantenmodell 181
Bestimmung der planckschen Konstante 181
Plancksche Konstante 181
Bestimmung der Austrittsarbeit 181
Austrittsarbeiten und Grenzfrequenzen einiger Metalle 182

Ausbau des Quantenmodells
Photonen der Röntgenstrahlung 182
Photonen der Temperaturstrahlung 183
Masse des Photons 183
Impuls des Photons 184
Strahlungsdruck 184
Paarerzeugung und Paarzerstrahlung 184

Compton-Effekt
Compton-Effekt 185
Compton-Effekt im Wellenmodell 185
Compton-Effekt im Quantenmodell 185
Bedeutung des Compton-Effekts 186

Materiewellen
Materiewellen 186
De-Broglie-Wellenlänge 186
Nachweis von Materiewellen 186
Versuch von Davisson und Germer 187
Elektronenbeugung nach Thomson 187
Elektronenbeugung nach Jönsson 187

Dualismus
Dualismus 187
Versuch von Taylor 188
Wahrscheinlichkeitswellen 188
Unschärfeprinzip und Unschärferelation 189
Unschärferelation und Beugung am Spalt 189
Bedeutung der Unschärferelation 190
Klassische Physik und Quantenphysik 190


Atomphysik

Atomistik und einfache Atommodelle
Ursprung des Atombegriffs 191
Existenz von Atomen 191
Größe von Atomen 191
Masse von Atomen 191
Atommodelle 191
Daltonsches Atommodell 191
Leistung des Atommodells von Dalton 191
Grenzen des Atommodells von Dalton 191
Ladungsstruktur der Atome 191
Thomsonsches Atommodell 191
Leistung des Atommodells von Thomson 192 Grenzen des Atommodells von Thomson 192

Rutherfordsches Atommodell
Streuversuch von Lenard 192
Streuversuch von Rutherford 192
Rutherfordsches Atommodell 193
Energie eines Hüllenelektrons nach Rutherford 193
Leistung des Atommodells von Rutherford 194 Grenzen des Atommodells von Rutherford 194

Energiestufen in der Atomhülle
Existenz diskreter Energiestufen 194
Linienspektrum des Wasserstoffs 194
Resonanzfluoreszenz 195
Absorptionsspektren und fraunhofersche Linien 195
Franck-Hertz-Versuch 195

Bohrsches Atommodell
Bohrsche Postulate 196
1. bohrsches Postulat 196
2. bohrsches Postulat 197
Bohrsches Modell des Wasserstoffatoms 197
Energieniveaus des Wasserstoffatoms 197
Quantensprünge des Elektrons 198
Spektralserien des Wasserstoffs 198
Seriengrenze und Grenzkontinuum 199
Berücksichtigung der Kernmitbewegung 200
1. bohrsches Postulat und Bahndrehimpuls 200
1. bohrsches Postulat und Materiewellen 200
Bohrsches Korrespondenzprinzip 200
Wasserstoffähnliche Einelektronensysteme 201
Wasserstoffähnliche Mehrelektronensysteme 201
Lumineszenz 201
Leistung des Atommodells von Bohr 202
Grenzen des Atommodells von Bohr 202

Sommerfeldsches Atommodell
Sommerfeldsches Atommodell 202
Hauptquantenzahl 202
Nebenquantenzahl 203
Zeeman-Effekt 203
Magnetische Quantenzahl 203
Spinquantenzahl 204
Stern-Gerlach-Effekt 204
Natrium-D-Linie 205
Pauli-Prinzip 205
Elektronenkonfiguration in der Atomhülle 205 Besetzung der Atomhülle mit Elektronen 205
Auswahlregeln 206
Schalenaufbau der Atomhülle und Ionisierungsenergie 206
Charakteristische Röntgenstrahlung und moseleysches Gesetz 207
Laser 208
Leistung des Atommodells von Sommerfeld 209
Grenzen des Atommodells von Sommerfeld 209

Wellenmechanisches Atommodell
Schrödingers Wellenmechanik 209
Linearer Potentialtopf mit unendlich hohen Wänden 209
Nullpunktsenergie 211
Dreidimensionaler Potentialkasten 211
Potentialwürfel 212
Wellenmechanisches Modell des Wasserstoffatoms 212
Orbitale des Wasserstoffatoms 213
Wellenmechanik der Mehrelektronenatome 214


Kernphysik

Atomkerne
Kernphysik 215
Aufbau der Atomkerne 215
Nukleonen 215
Kernkräfte 215
Kernladungszahl, Neutronenzahl, Massenzahl 215
Kernladungszahl und Periodensystem der Elemente 215
Isotope und Nuklide 215
Relative und absolute Atommasse 215
Atom und Elementarteilchen 216
Größe der Atomkerne 216
Dichte der Atomkerne 216
Massenspektrograph 216
Isotopentrennung 216

Radioaktive Strahlung
Entdeckung radioaktiver Strahlung 216
Gefahren der Radioaktivität 216
Komponenten radioaktiver Strahlung 217
Fotografische Wirkung radioaktiver Strahlung 217
Filmdosimeter 217
Kernspurplatte 217
Ionisierende Wirkung radioaktiver Strahlung 217
Nebelkammer 217
Blasenkammer 218
Spinthariskop 218
Szintillationszähler 218
Ionisationskammer 218
Funkenzähler 219
Geiger-Müller-Zählrohr 219
Kennlinie eines Geiger-Müller-Zählrohrs 219
Oszillogramm von Zählrohrimpulsen 220
Totzeit eines Zählrohrs 220
Halbleiterdetektor 220
Zählrate 220
Statistische Schwankungen der Zählraten 220
Null-Effekt 221
Zählstatistik 221
Totzeit-Korrektur der Zählrate 221
Teilchencharakter radioaktiver Strahlung 221
Absorption radioaktiver Strahlung 221
Absorption von Alpha-Strahlung 221
Absorption von Betta-Strahlung 222
Absorption von Gamma-Strahlung 222
Radioaktive Strahlung in Magnetfeldern 223
Radioaktive Strahlung in elektrischen
Feldern 223
Geschwindigkeit und Energie der Alpha-Teilchen 223
Spezifische Ladung der Alpha-Teilchen 223
Ladung und Masse der Alpha-Teilchen 224
Geschwindigkeit und Energie der Betta-Teilchen 224
Spezifische Ladung der Betta-Teilchen 224
Ladung und Masse der Betta-Teilchen 224
Energie der Gamma-Strahlung 224
Alpha-Strahlung 224
Betta-Strahlung 225
Gamma-Strahlung 225
Energie, lonisationsvermögen und Reichweite 225

Strahlenschäden und Strahlenschutz
Strahlenschäden 225
Strahlendosimetrie 225
Ionendosis 225
Energiedosis 225
Äquivalentdosis 226
Effektive Äquivalentdosis 226
Strahlenbelastung 226
Strahlenschutz 226

Radioaktiver Zerfall
Ursprung radioaktiver Strahlung 226
Radioaktiver Zerfall 226
Zerfallsgesetz 226
Halbwertszeit und Zerfallskonstante 227
Aktivität 228
Spezifische Aktivität 228
Zerfallsarten 228
Alpha-Zerfall 228
Betta minus-Zerfall 228
Betta plus-Zerfall 229
Elektroneneinfang 229
Gamma-Emission 229
Zerfallsschemata 229
Energiebilanz beim radioaktiven Zerfall 230
Zerfallsreihen 230
Radioaktives Gleichgewicht 230
Nuklidkarte 231
Anwendung radioaktiver Stoffe 231

Künstliche Kernumwandlungen
Künstliche Kernumwandlungen 232
Erste Elementumwandlung durch Rutherford 232
Entdeckung des Neutrons 232
Nachweis von Neutronen 232
Künstliche Herstellung eines Radionuklids 232
Kernumwandlung durch Neutroneneinfang 233
Kernumwandlung durch Protonenbeschuss 233
Kernfotoeffekt 233
Transurane 233

Massendefekt und Kernbindungsenergie
Massendefekt 233
Kernbindungsenergie 233
Kernbindungsenergie je Nukleon 234
Exotherme Kernreaktion 234
Endotherme Kernreaktion 234

Kernmodelle
Kernmodelle 234
Tröpfchenmodell 234
Potentialtopfmodell 235
Schalenmodell 235
Alpha-Zerfall durch Tunneleffekt 236
Betta minus-Zerfall im Schalenmodell 237
Betta plus-Zerfall im Schalenmodell 237

Kernspaltung und Kernenergie
Kernspaltung 237
Thermische Neutronen 237
Kernspaltung im Tröpfchenmodell 237
Energiebilanz bei der Kernspaltung 238
Ungesteuerte Kettenreaktion 238
Kritische Masse 238
Atombombe 238
Gesteuerte Kettenreaktion 238

Kernkraftwerke
Kernkraftwerke 239
Brennelemente 239
Steuerstäbe 239
Moderator 239
Reflektor 239
Kühlmittel 239
Multiplikationsfaktor 239
Prompte und verzögerte Neutronen 239
Siedewasserreaktor 239
Druckwasserreaktor 240
Brutreaktor 240
Hochtemperaturreaktor 240
Sicherheit der Kernkraftwerke 241
GAU und Super-GAU 241
Entsorgung 241
Nutzung der Kernenergie 242

Kernfusion
Kernfusion 242
Kernfusion auf Sternen 242
Wasserstoffbombe 242
Fusionsprozesse 242
Energiebilanz bei der Kernfusion 242
Fusionsreaktor 242


Elementarteilchenphysik

Elementarteilchen
Elementarteilchen 244
Nachweis von Elementarteilchen 244
Höhenstrahlung 244
Kollisionsversuche 244
Eigenschaften von Elementarteilchen 244
Antiteilchen 244
Antimaterie 244

Fundamentale Wechselwirkungen
Wechselwirkungen 245
Starke Wechselwirkung 245
Elektromagnetische Wechselwirkung 245
Schwache Wechselwirkung 245
Gravitationswechselwirkung 245
Austauschteilchen 245

Systematik der Elementarteilchen
Klassen von Elementarteilchen 245
Photonen 245
Leptonen 245
Hadronen 246
Tabelle wichtiger Elementarteilchen 246
Quarks 246


Anhang

Temperaturstrahlung
Temperaturstrahlung 247
Emission und Absorption 247
Strahlungsgleichgewicht 247
Schwarzer Körper 247
Kirchhoffsches Strahlungsgesetz 247
Plancksches Strahlungsgesetz 247
Wiensches Verschiebungsgesetz 248
Stefan-boltzmannsches Strahlungsgesetz 248
Solarkonstante 248
Treibhauseffekt 248

Internationales Einheitensystem (SI) 249

Physikalische Konstanten 250

Register
Sach- und Namenverzeichnis 251