Spezielle Relativitätstheorie 1

Vorwort 2

Vorrelativistische Physik 4
Relativitätsprinzip 4
  Relativbewegungen 4
  Inertialsysteme 4
  Galilei-Transformationsgleichungen 5
Michelson-Experiment 6

Relativistische Physik 8
Relativistische Kinematik 8
  Grundprinzipien 8
  Relativität der Gleichzeitigkeit 9
  Lorentz-Transformationsgleichungen 11
  Konsequenzen aus den Lorentz-Transformationsgleichungen  11
  Minkowski-Diagramme 23
  Anwendungen 26
  Philosophische Raum-Zeit-Auffassung 29
Relativistische Dynamik 31
  Relativistische Massenzunahme 31
  Relativistische kinetische Energie 33
  Äquivalenz von Masse und Energie 35
  Relativistischer Impuls 37

Zusammenfassung zur Speziellen Relativitätstheorie 40

Übungsaufgaben 41


Quantenphysik 45

Vorwort 46

Die physikalische Natur des Lichtes 47
Um die Jahrhundertwende 47
Photoeffekt 47
Photonenhypothese 48
Modellvorstellungen über das Licht 51
Impuls der Photonen 52
Röntgenbremsspektrum 53
Compton-Effekt 54
Wiensches Verschiebungsgesetz 56
Photonen und Lichtwellen 57
Einige philosophische Deutungen in der Quantentheorie  59

De-Broglie-Wellen 60
Elektronen weisen Welleneigenschaften auf 60
Elektronenmikroskop 62
Doppelspaltversuch mit Elektronen 63
Heisenbergsche Unschärferelation 64

Physik der Atomhülle 68
Aufbau eines Streuexperiments 68
Rutherfordsches Atommodell 68
Elektronen in Kraftfeldern 70
De-Broglie-Wellen in der Atomhülle 71
Das Wasserstoffatom  72
  Bohrsches Atommodell  72
  Diskrete Energiezustände  73
  Wasserstoffspektrum  74
Franck-Hertz-Versuch  78
Laser  79
Zur Analogie zwischen Elektron und schwingender Saite   81
Orbitale  83
  Orbitalmodell  83
  Periodensystem der Elemente  87

Zusammenfassung zur Quantenphysik  89

Übungsaufgaben  90


Kernphysik 93

Vorwort  94

Atomkern und Radioaktivität  95
  Allgemeine Eigenschaften des Atomkerns  95
  Masse des Atomkerns  95
  Volumen des Atomkerns  98
  Dichte des Atomkerns  99
  Ordnung der Atomkerne  99
  Radioaktivität  100
  Strahlungsarten  101
  Nachweis der Strahlung  102
  Eigenschaften der Strahlung  104
  Gesetz des radioaktiven Zerfalls und Halbwertszeit  105
  Anwendung von Radionukliden  109
  Strahlenschutz 111

Kernenergie  114
Energie des Atomkerns 114
  Massendefekt und Kernbindungsenergie 114
  Schalenmodell des Atomkerns 116
  Kernreaktionen 119
Nukleare Astrophysik  127
  Sternentwicklung  127
  Neutronensternmodell  129
  Neutrinos  130
Teilchenphysik  133
  Vielfalt der Teilchen  133
  Kräfte zwischen Teilchen  136
  Beschleuniger und Detektoren  138
Kerntechnik  140
  Kernreaktor  141
  Brennstoffkreislauf  142

Zusammenfassung zur Kernphysik  145

Übungsaufgaben  147


Anhang 150

Tabellen - Register - Aufgabenlösungen  150