Trofimova Physikkurs 18. Auflage. Physikalische Grundlagen der Mechanik

T.I. Trofimova

GUT

PHYSIK

Siebte Auflage, stereotyp

REMPFOHLENmBILDUNGSMINISTERIUM

ROSSIANFEDERATIONS ALS LEHRHILFE

FÜR ENGINEERING- TECHNISCHE SPEZIALITÄTEN

HOCHSCHULEN

WEITERFÜHRENDE SCHULE

2003

Gutachter: Professor der nach A.M. Fabrikant des Moskauer Instituts für Energietechnik ( Technische Universität) V. A. Kasjanow

ISBN 5-06-003634-0

FSUE "Verlag" weiterführende Schule“, 2003

Das Originallayout dieser Veröffentlichung ist Eigentum des Vysshaya Shkola-Verlags und seine Vervielfältigung (Reproduktion) in irgendeiner Weise ohne Zustimmung des Herausgebers ist verboten.

VORWORT

Lernprogramm geschrieben nach dem aktuellen Programm des Studiengangs Physik für ingenieurwissenschaftliche und technische Fachrichtungen der Höheren Fachrichtung Bildungsinstitutionen und richtet sich an Studierende höherer technischer Bildungseinrichtungen im Vollzeitunterricht mit begrenzter Stundenzahl in Physik, mit der Möglichkeit der Nutzung in den Abend- und Fernstudiengängen.

Der kleine Umfang des Lehrbuchs wird durch sorgfältige Auswahl und prägnante Darstellung des Materials erreicht.

Das Buch besteht aus sieben Teilen. Der erste Teil gibt eine systematische Darstellung der physikalischen Grundlagen klassische Mechanik, sowie Elemente der speziellen (privaten) Relativitätstheorie. Der zweite Teil widmet sich den Grundlagen der Molekülphysik und Thermodynamik. Der dritte Teil befasst sich mit Elektrostatik, Gleichstrom und Elektromagnetismus. Im vierten Teil, der der Darstellung der Schwingungs- und Wellentheorie gewidmet ist, werden mechanische und elektromagnetische Schwingungen parallel betrachtet, ihre Gemeinsamkeiten und Unterschiede aufgezeigt und die bei den entsprechenden Schwingungen ablaufenden physikalischen Vorgänge verglichen. Der fünfte Teil befasst sich mit den Elementen der geometrischen und elektronischen Optik, der Wellenoptik und der Quantennatur der Strahlung. Der sechste Teil widmet sich den Elementen der Quantenphysik von Atomen, Molekülen u Feststoffe. Der siebte Teil legt die Elemente der Physik dar Atomkern und Elementarteilchen.

Die Darstellung des Materials erfolgt ohne umständliche mathematische Berechnungen, es wird auf das physikalische Wesen der Phänomene und die sie beschreibenden Begriffe und Gesetzmäßigkeiten sowie auf die Kontinuität der modernen und klassischen Physik geachtet. Alle biografischen Daten sind nach dem Buch von Yu A. Khramov "Physics" (M .: Nauka, 1983) angegeben.

Zur Kennzeichnung von Vektorgrößen in allen Abbildungen und im Text wird Fettschrift verwendet, mit Ausnahme von Größen, die durch griechische Buchstaben gekennzeichnet sind, die aus technischen Gründen in heller Schrift mit einem Pfeil im Text geschrieben sind.

Der Autor drückt Kollegen und Lesern, deren freundliche Bemerkungen und Anregungen zur Verbesserung des Buches beigetragen haben, seine tiefe Dankbarkeit aus. Besonders dankbar bin ich Professor V. A. Kasyanov für die Durchsicht des Lehrbuchs und für seine Kommentare.

EINLEITUNG

DAS GEGENSTAND DER PHYSIK UND IHRE BEZIEHUNG ZU ANDEREN WISSENSCHAFTEN

Die Welt um dich herum, alles, was um uns herum existiert und von uns durch Empfindungen wahrgenommen wird, ist Materie.

Bewegung ist eine integrale Eigenschaft der Materie und die Form ihrer Existenz. Bewegung im weitesten Sinne des Wortes sind alle Arten von Veränderungen in der Materie – von der einfachen Verschiebung bis zu den komplexesten Denkprozessen.

Verschiedene Formen der Bewegung von Materie werden von verschiedenen Wissenschaften, einschließlich der Physik, untersucht. Der Gegenstand der Physik, wie überhaupt jeder Wissenschaft, kann nur erschlossen werden, wenn er im Detail dargestellt wird. Eine strenge Abgrenzung des Faches Physik ist eher schwierig, da die Grenzen zwischen der Physik und einigen Nachbardisziplinen willkürlich sind. Auf dieser Entwicklungsstufe ist es unmöglich, die Physik nur als Naturwissenschaft zu definieren.

Der Akademiker A. F. Ioffe (1880-1960; russischer Physiker) definierte die Physik als eine Wissenschaft, die die allgemeinen Eigenschaften und Bewegungsgesetze von Materie und Feld untersucht. Es ist heute allgemein anerkannt, dass alle Wechselwirkungen mittels Feldern wie Gravitations-, elektromagnetischen, nuklearen Kraftfeldern durchgeführt werden. Das Feld ist neben der Materie eine der Daseinsformen von Müttern. Die untrennbare Verbindung zwischen Feld und Materie sowie die Unterschiede in ihren Eigenschaften werden im weiteren Verlauf berücksichtigt.

Die Physik ist die Wissenschaft von den einfachsten und zugleich allgemeinsten Formen der Bewegung der Materie und ihrer gegenseitigen Umwandlungen. Die von der Physik untersuchten Bewegungsformen der Materie (mechanisch, thermisch usw.) sind in allen höheren und höheren vorhanden komplexe Formen Bewegung der Materie (chemisch, biologisch usw.). Sie sind daher als die einfachsten zugleich die allgemeinsten Bewegungsformen der Materie. Höhere und komplexere Bewegungsformen der Materie sind Gegenstand anderer Wissenschaften (Chemie, Biologie etc.).

Die Physik ist eng mit den Naturwissenschaften verbunden. Diese enge Verbindung der Physik mit anderen Zweigen der Naturwissenschaften führte, wie der Akademiker SI Vavilov (1891-1955; russischer Physiker und Persönlichkeit des öffentlichen Lebens) feststellte, dazu, dass die Physik am tiefsten in Astronomie, Geologie, Chemie, Biologie und andere hineingewachsen ist Wurzeln. Naturwissenschaften. Infolgedessen wurden eine Reihe neuer verwandter Disziplinen wie Astrophysik, Biophysik usw.

Auch die Physik ist eng mit der Technik verbunden, und diese Verbindung hat einen wechselseitigen Charakter. Die Physik ist aus den Bedürfnissen der Technik erwachsen (die Entwicklung der Mechanik beispielsweise bei den alten Griechen wurde durch die Anforderungen des Bauens und des Bauens verursacht militärische Ausrüstung dieser Zeit) und die Technik wiederum bestimmt die Richtung physikalische Forschung(Beispielsweise führte die Aufgabe, die wirtschaftlichsten Wärmekraftmaschinen zu schaffen, einst zu einer rasanten Entwicklung der Thermodynamik). Andererseits hängt das technische Niveau der Produktion von der Entwicklung der Physik ab. Die Physik ist die Grundlage für die Entstehung neuer Technologiezweige (Elektronik, Nukleartechnik etc.).

Die rasante Entwicklung der Physik, ihre wachsende Verflechtung mit der Technik weisen auf die bedeutende Rolle des Physikstudiums an der Fachhochschule hin: Dies ist die grundlegende Grundlage für die theoretische Ausbildung eines Ingenieurs, ohne die eine erfolgreiche Tätigkeit nicht möglich ist.

EEINHEITEN KÖRPERLICHER MESSUNGEN

Die wichtigste Forschungsmethode in der Physik ist eine Erfahrung- auf der Grundlage der Praxis sinnlich-empirische Erkenntnis der objektiven Realität, d.h. Beobachtung der untersuchten Phänomene unter genau berücksichtigten Bedingungen, die es ermöglichen, den Ablauf der Phänomene zu verfolgen und bei Wiederholung dieser Bedingungen immer wieder zu reproduzieren.

Zur Erklärung experimentelle Fakten Hypothesen werden aufgestellt.

Hypothese- Dies ist eine wissenschaftliche Annahme, die aufgestellt wird, um ein Phänomen zu erklären, und die experimentelle Überprüfung und theoretische Begründung erfordert, um eine zuverlässige wissenschaftliche Theorie zu werden.

Als Ergebnis der Verallgemeinerung experimenteller Fakten sowie der Ergebnisse der Aktivitäten der Menschen, physikalische Gesetze- stabile sich wiederholende objektive Muster, die in der Natur existieren. Die wichtigsten Gesetze stellen eine Beziehung zwischen physikalischen Größen her, für die es notwendig ist, diese Größen zu messen. Die Messung einer physikalischen Größe ist eine Aktion, die mit Hilfe von Messgeräten durchgeführt wird, um den Wert einer physikalischen Größe in akzeptierten Einheiten zu finden. Einheiten physikalische Quantitäten beliebig gewählt werden, aber dann wird es schwierig, sie zu vergleichen. Daher empfiehlt es sich, ein Einheitensystem einzuführen, das die Einheiten aller physikalischen Größen abdeckt.

Um ein Einheitensystem aufzubauen, werden Einheiten für mehrere unabhängige physikalische Größen willkürlich gewählt. Diese Einheiten werden aufgerufen Basic. Die übrigen Größen und ihre Einheiten ergeben sich aus den Gesetzen, die diese Größen und ihre betreffen Einheiten mit den wichtigsten. Sie werden gerufen Derivate.

Derzeit ist es sowohl für den Einsatz in der Wissenschaft als auch in der pädagogische Literatur Das Internationale System (SI), das auf sieben Grundeinheiten – Meter, Kilogramm, Sekunde, Ampere, Kelvin, Mol, Candela – und zwei weiteren – Radiant und Steradiant – basiert.

Meter(m) ist die Länge des Wegs, den Licht im Vakuum in 1/299792458 s zurücklegt. Kilogramm(kg) - eine Masse, die der Masse des internationalen Kilogrammprototyps entspricht (ein Platin-Iridium-Zylinder, der im Internationalen Büro für Maß und Gewicht in Sevres bei Paris aufbewahrt wird).

Sekunde(s) - Zeit gleich 9 192631770 Strahlungsperioden, die dem Übergang zwischen zwei Hyperfeinniveaus des Grundzustands des Cäsium-133-Atoms entsprechen.

Ampere(A) - die Stärke eines unveränderlichen Stroms, der beim Durchgang durch zwei parallele geradlinige Leiter unendlicher Länge und vernachlässigbaren Querschnitts, die sich im Vakuum in einem Abstand von 1 m voneinander befinden, zwischen diesen Leitern eine Kraft erzeugt, die gleich ist 2⋅10 -7 N pro Meter Länge.

Kelvin(K) - 1/273,16 Teil thermodynamische Temperatur Tripelpunkt des Wassers.

Maulwurf(mol) - die Stoffmenge des Systems, die die gleiche Menge enthält Strukturelemente, wie viele Atome enthält das Nuklid 12 C mit einer Masse von 0,012 kg.

Candela(cd) - Lichtstärke in einer bestimmten Richtung einer Quelle, die monochromatische Strahlung mit einer Frequenz von 540 "10 12 Hz ausstrahlt, deren Energieintensität in dieser Richtung 1/683 W / sr beträgt.

Bogenmaß(rad) - der Winkel zwischen zwei Radien eines Kreises, dessen Bogenlänge gleich dem Radius ist.

Steradiant(cp) - Raumwinkel mit einem Scheitelpunkt in der Mitte der Kugel, der aus der Oberfläche der Kugel eine Fläche ausschneidet, die der Fläche eines Quadrats entspricht, dessen Seite dem Radius der Kugel entspricht.

Um abgeleitete Einheiten festzulegen, werden physikalische Gesetze verwendet, die sie mit Grundeinheiten verbinden. Zum Beispiel aus der Formel für gleichmäßige geradlinige Bewegung v=st (s- zurückgelegte Strecke, T- Zeit) ist die abgeleitete Geschwindigkeitseinheit 1 m/s.

Gutachter: Professor der nach A. M. Fabrikant benannten Fakultät für Physik des Moskauer Instituts für Energietechnik (Technische Universität) V. A. Kasyanov

ISBN 5-06-003634-0  Staatliches Einheitsunternehmen "Verlag" Höhere Schule ", 2001

Das Originallayout dieser Veröffentlichung ist Eigentum des Vysshaya Shkola-Verlags, und seine Vervielfältigung (Vervielfältigung) in irgendeiner Weise ohne Zustimmung des Herausgebers ist verboten.

Vorwort

Das Lehrbuch ist nach dem aktuellen Programm des Physikstudiums verfasst zum ingenieurwissenschaftliche und technische Fachrichtungen der Hochschulen und richtet sich an Studierende der höheren technischen Bildungseinrichtungen der Vollzeitausbildung mit begrenzter Stundenzahl in Physik, mit der Möglichkeit der Nutzung in Abend- und Fernunterrichtsformen.

Der kleine Umfang des Lehrbuchs wird durch sorgfältige Auswahl und prägnante Darstellung des Materials erreicht.

Das Buch besteht aus sieben Teilen. Im ersten Teil erfolgt eine systematische Darstellung der physikalischen Grundlagen der klassischen Mechanik, wobei auch Elemente der speziellen (partikularen) Relativitätstheorie betrachtet werden. Der zweite Teil widmet sich den Grundlagen der Molekülphysik und Thermodynamik. Der dritte Teil befasst sich mit Elektrostatik, Gleichstrom und Elektromagnetismus. Im vierten Teil, der der Darstellung der Schwingungs- und Willenstheorie gewidmet ist, werden mechanische und elektromagnetische Schwingungen parallel betrachtet, ihre Gemeinsamkeiten und Unterschiede aufgezeigt und die bei den entsprechenden Schwingungen ablaufenden physikalischen Vorgänge verglichen. Der fünfte Teil befasst sich mit den Elementen der geometrischen und elektronischen Optik, der Wellenoptik und der Quantennatur der Strahlung. Der sechste Teil widmet sich den Elementen der Quantenphysik von Atomen, Molekülen und Festkörpern. Der siebte Teil skizziert die Elemente der Physik der Atomkerne und Elementarteilchen.

Einführung

Das Fach Physik und sein Verhältnis zu anderen Wissenschaften

Die Welt um dich herum, alles, was um dich herum existiert und was wir durch Empfindungen entdecken, ist Materie.

Der Akademiker A. F. Ioffe (1880-1960; russischer Physiker)* definierte die Physik als eine Wissenschaft, die die allgemeinen Eigenschaften und Bewegungsgesetze von Materie und Feld untersucht. Es ist heute allgemein anerkannt, dass alle Wechselwirkungen mittels Feldern wie Gravitations-, elektromagnetischen, nuklearen Kraftfeldern durchgeführt werden. Das Feld ist neben der Materie eine der Existenzformen der Materie. Die untrennbare Verbindung zwischen Feld und Materie sowie die Unterschiede in ihren Eigenschaften werden im weiteren Verlauf berücksichtigt.

*Alle Daten sind nach dem biographischen Leitfaden "Physik" von Yu. A. Khramov (M.: Nauka, 1983) angegeben.

Die Physik ist die Wissenschaft von den einfachsten und zugleich allgemeinsten Formen der Bewegung der Materie und ihrer gegenseitigen Umwandlungen. Die von der Physik untersuchten Bewegungsformen der Materie (mechanisch, thermisch usw.) sind in allen höheren und komplexeren Bewegungsformen der Materie (chemisch, biologisch usw.) vorhanden. Sie sind daher als die einfachsten zugleich die allgemeinsten Bewegungsformen der Materie. Höhere und komplexere Bewegungsformen der Materie sind Gegenstand anderer Wissenschaften (Chemie, Biologie etc.).

Die Physik ist eng mit den Naturwissenschaften verbunden. Diese enge Verbindung der Physik mit anderen Zweigen der Naturwissenschaften führte, wie der Akademiker SI Vavilov (1891-1955; russischer Physiker und Persönlichkeit des öffentlichen Lebens) feststellte, dazu, dass die Physik in Astronomie, Geologie, Chemie, Biologie und andere Naturwissenschaften hineingewachsen ist die tiefsten Wurzeln. . Infolgedessen wurden eine Reihe neuer verwandter Disziplinen wie Astrophysik, Biophysik usw.

Auch die Physik ist eng mit der Technik verbunden, und diese Verbindung hat einen wechselseitigen Charakter. Die Physik ist aus den Bedürfnissen der Technik erwachsen (die Entwicklung der Mechanik etwa bei den alten Griechen war bedingt durch die Anforderungen der damaligen Bau- und Militärtechnik), und die Technik wiederum bestimmt die Richtung der physikalischen Forschung (z So führte einst die Aufgabe, möglichst sparsame Wärmekraftmaschinen zu schaffen, zu einer stürmischen Entwicklung der Thermodynamik). Andererseits hängt das technische Niveau der Produktion von der Entwicklung der Physik ab. Die Physik ist die Grundlage für die Entstehung neuer Technologiezweige (Elektronik, Nukleartechnik etc.).

Einheiten physikalischer Größen

Die Hauptforschungsmethode in der Physik ist Erfahrung - basierend auf der Praxis, sensorisch-empirische Erkenntnis der objektiven Realität, dh Beobachtung der untersuchten Phänomene unter genau berücksichtigten Bedingungen, die es ermöglichen, den Verlauf der Phänomene zu überwachen und wann immer wieder zu reproduzieren diese Bedingungen werden wiederholt.

Hypothesen werden aufgestellt, um die experimentellen Fakten zu erklären. Hypothese- Dies ist eine wissenschaftliche Annahme, die aufgestellt wird, um ein Phänomen zu erklären, und die experimentelle Überprüfung und theoretische Begründung erfordert, um eine zuverlässige wissenschaftliche Theorie zu werden.

Als Ergebnis der Verallgemeinerung experimenteller Fakten sowie der Ergebnisse der Aktivitäten der Menschen, physikalische Gesetze- stabile sich wiederholende objektive Muster, die in der Natur existieren. Die wichtigsten Gesetze stellen eine Beziehung zwischen physikalischen Größen her, für die es notwendig ist, diese Größen zu messen. Die Messung einer physikalischen Größe ist eine Aktion, die mit Hilfe von Messgeräten durchgeführt wird, um den Wert einer physikalischen Größe in akzeptierten Einheiten zu finden. Die Einheiten physikalischer Größen können beliebig gewählt werden, aber dann wird es schwierig, sie zu vergleichen. Daher empfiehlt es sich, ein Einheitensystem einzuführen, das die Einheiten aller physikalischen Größen abdeckt.

Um ein Einheitensystem aufzubauen, werden Einheiten für mehrere unabhängige physikalische Größen willkürlich gewählt. Diese Einheiten werden aufgerufen Basic. Die übrigen Größen und ihre Einheiten ergeben sich aus den Gesetzen, die diese Größen und ihre Einheiten mit den Hauptgrößen verbinden. Sie werden gerufen Derivate.

Derzeit ist das Internationale System (SI) für die Verwendung in wissenschaftlicher und pädagogischer Literatur obligatorisch, das auf sieben Grundeinheiten – Meter, Kilogramm, Sekunde, Ampere, Kelvin, Mol, Candela – und zwei zusätzlichen – Radiant und Steradiant – basiert.

Meter(m) ist die Länge des Wegs, den Licht im Vakuum in 1/299792458 s zurücklegt.

Kilogramm(kg) - eine Masse, die der Masse des internationalen Kilogrammprototyps entspricht (ein Platin-Iridium-Zylinder, der im Internationalen Büro für Maß und Gewicht in Sevres bei Paris aufbewahrt wird).

Sekunde(s) - Zeit gleich 9192631770 Strahlungsperioden, die dem Übergang zwischen zwei Hyperfeinniveaus des Grundzustands des Cäsium-133-Atoms entsprechen.

Ampere(A) - die Stärke eines unveränderlichen Stroms, der beim Durchgang durch zwei parallele gerade Leiter unendlicher Länge und vernachlässigbaren Querschnitts, die sich im Vakuum in einem Abstand von 1 m voneinander befinden, eine Kraft zwischen diesen Leitern erzeugt gleich bis 210 - 7 N je Meter Länge.

Kelvin(K) - 1/273,16 Teil der thermodynamischen Temperatur des Tripelpunkts von Wasser.

Maulwurf(mol) - die Stoffmenge eines Systems, das so viele Strukturelemente enthält, wie Atome im 12 C-Nuklid mit einer Masse von 0,012 kg vorhanden sind.

Candela(cd) - Lichtstärke in einer bestimmten Richtung einer Quelle, die monochromatische Strahlung mit einer Frequenz von 54010 12 Hz aussendet, deren Lichtenergiestärke in dieser Richtung 1/683 W/sr beträgt.

Bogenmaß(rad) - der Winkel zwischen zwei Radien eines Kreises, dessen Bogenlänge gleich dem Radius ist.

Steradiant(cp) - ein fester Winkel mit einem Scheitelpunkt in der Mitte der Kugel, der auf der Oberfläche der Kugel eine Fläche ausschneidet, die der Fläche eines Quadrats mit einer Seite entspricht, die dem Radius der Kugel entspricht.

Um abgeleitete Einheiten festzulegen, werden physikalische Gesetze verwendet, die sie mit Grundeinheiten verbinden. Zum Beispiel aus der Formel für gleichmäßige geradlinige Bewegung v= S/ T (S – zurückgelegte Strecke, T - Zeit) ist die abgeleitete Geschwindigkeitseinheit 1 m/s.

1 PHYSIKALISCHE GRUNDLAGEN DER MECHANIK

Kapitel 1 Elemente der Kinematik

§ 1. Modelle in der Mechanik. Referenzsystem. Trajektorie, Weglänge, Verschiebungsvektor

Mechanik- ein Teil der Physik, der die Muster der mechanischen Bewegung und die Ursachen untersucht, die diese Bewegung verursachen oder verändern. mechanische Bewegung- dies ist eine zeitliche Veränderung der relativen Lage von Körpern oder deren Teilen.

Die Entwicklung der Mechanik als Wissenschaft beginnt im 3. Jahrhundert. BC als der antike griechische Wissenschaftler Archimedes (287-212 v. Chr.) das Gleichgewichtsgesetz des Hebels und die Gleichgewichtsgesetze schwimmender Körper formulierte. Die Grundgesetze der Mechanik wurden von dem italienischen Physiker und Astronomen G. Galileo (1564-1642) aufgestellt und schließlich von dem englischen Wissenschaftler I. Newton (1643-1727) formuliert.

Galileo-Newtonsche Mechanik heißt klassische Mechanik. Es untersucht die Bewegungsgesetze makroskopischer Körper, deren Geschwindigkeiten klein sind im Vergleich zur Lichtgeschwindigkeit c im Vakuum. Die Bewegungsgesetze makroskopischer Körper mit Geschwindigkeiten vergleichbar mit der Geschwindigkeit c werden untersucht relativistische Mechanik, beyogen auf spezielle Theorie Relativität, formuliert von A. Einstein (1879-1955). Um die Bewegung mikroskopischer Körper (einzelne Atome und Elementarteilchen) zu beschreiben, sind die Gesetze der klassischen Mechanik nicht anwendbar - sie werden durch die Gesetze ersetzt Wal-Mechanik.

Im ersten Teil unseres Kurses werden wir die Galileo-Newton-Mechanik studieren, d.h. Betrachten Sie die Bewegung makroskopischer Körper mit Geschwindigkeiten viel kleiner als die Geschwindigkeit c. In der klassischen Mechanik ist das von I. Newton entwickelte und im 17.-19. Jahrhundert die Naturwissenschaft dominierende Konzept von Raum und Zeit allgemein anerkannt. Die Mechanik Galileo-Newtons betrachtet Raum und Zeit als objektive Existenzformen der Materie, jedoch isoliert voneinander und von der Bewegung materieller Körper, was dem damaligen Erkenntnisstand entsprach.

Die Mechanik ist in drei Abschnitte unterteilt: I) Kinematik; 2) Dynamik; 3) statisch.

Die Kinematik untersucht die Bewegung von Körpern, ohne die Ursachen zu berücksichtigen, die diese Bewegung bestimmen.

Dynamik untersucht die Bewegungsgesetze von Körpern und die Ursachen, die diese Bewegung verursachen oder verändern.

Statik untersucht die Gleichgewichtsgesetze eines Systems von Körpern. Sind die Bewegungsgesetze von Körpern bekannt, so lassen sich daraus auch die Gleichgewichtsgesetze aufstellen. Daher betrachtet die Physik die Gesetze der Statik nicht getrennt von den Gesetzen der Dynamik.

Die Mechanik zur Beschreibung der Bewegung von Körpern wird je nach den Bedingungen bestimmter Aufgaben unterschiedlich verwendet physikalische Modelle. Das einfachste Modell ist materieller Punkt- ein Körper mit einer Masse, deren Abmessungen bei dieser Aufgabe vernachlässigt werden können. Konzept materieller Punkt- abstrakt, aber seine Einführung erleichtert die Lösung praktischer Probleme. Wenn man zum Beispiel die Bewegung von Planeten in Umlaufbahnen um die Sonne untersucht, kann man sie für materielle Punkte halten.

Ein beliebiger makroskopischer Körper oder ein System von Körpern kann mental in kleine interagierende Teile unterteilt werden, von denen jeder als ein materieller Punkt betrachtet wird. Dann reduziert sich das Studium der Bewegung eines beliebigen Systems von Körpern auf das Studium eines Systems materieller Punkte. In der Mechanik studiert man zuerst die Bewegung eines materiellen Punktes und fährt dann damit fort, die Bewegung eines Systems von materiellen Punkten zu studieren.

Unter dem Einfluss von Körpern aufeinander können sich Körper verformen, d. h. ihre Form und Größe verändern. Daher wird in der Mechanik ein weiteres Modell eingeführt - ein absolut starrer Körper. Ein absolut starrer Körper ist ein Körper, der unter keinen Umständen verformt werden kann und unter allen Bedingungen der Abstand zwischen zwei Punkten (oder genauer zwischen zwei Teilchen) dieses Körpers konstant bleibt.

Jede Bewegung eines starren Körpers kann als Kombination aus Translations- und Rotationsbewegungen dargestellt werden. Translationsbewegung ist eine Bewegung, bei der jede gerade Linie, die starr mit dem sich bewegenden Körper verbunden ist, parallel zu ihrer ursprünglichen Position bleibt. Rotationsbewegung ist eine Bewegung, bei der sich alle Punkte des Körpers auf Kreisen bewegen, deren Mittelpunkte auf derselben geraden Linie liegen, die Rotationsachse genannt wird.

Die Bewegung von Körpern findet in Raum und Zeit statt. Um also die Bewegung eines materiellen Punktes zu beschreiben, muss man wissen, an welchen Stellen im Raum sich dieser Punkt befand und zu welchen Zeitpunkten er die eine oder andere Position passiert hat.

Die Position eines materiellen Punktes wird in Relation zu einem anderen, willkürlich gewählten Körper, dem Referenzkörper, bestimmt. Ihm ist ein Referenzsystem zugeordnet - ein Satz von Koordinatensystemen und Uhren, die dem Referenzkörper zugeordnet sind. Im am häufigsten verwendeten kartesischen Koordinatensystem die Position eines Punktes ABER zu einem bestimmten Zeitpunkt in Bezug auf dieses System ist durch drei Koordinaten gekennzeichnet x, j Und z oder Radiusvektor R vom Ursprung des Koordinatensystems zu einem bestimmten Punkt gezogen (Abb. 1).

Wenn sich ein Materialpunkt bewegt, ändern sich seine Koordinaten im Laufe der Zeit. Im allgemeinen Fall wird seine Bewegung durch die Skalargleichungen bestimmt

x = x(t), y = y(t), z = z(t), (1.1)

Äquivalent zur Vektorgleichung

R = R(T). (1.2)

Die Gleichungen (1.1) und entsprechend (1.2) werden aufgerufen kinematische Gleichungen Bewegungen materieller Punkt.

Die Anzahl der unabhängigen Koordinaten, die die Position eines Punktes im Raum vollständig bestimmen, wird genannt Anzahl der Freiheitsgrade. Bewegt sich ein materieller Punkt frei im Raum, so hat er, wie bereits erwähnt, drei Freiheitsgrade (Koordinaten x, y Und z), wenn es sich entlang einer Fläche bewegt, dann um zwei Freiheitsgrade, wenn es sich entlang einer Linie bewegt, dann um einen Freiheitsgrad.

Ausschließlich T in den Gleichungen (1.1) und (1.2) erhalten wir die Gleichung für die Bahn des materiellen Punktes. Flugbahn Bewegung eines materiellen Punktes - eine Linie, die durch diesen Punkt im Raum beschrieben wird. Abhängig von der Form der Trajektorie kann die Bewegung geradlinig oder krummlinig sein.

Betrachten Sie die Bewegung eines materiellen Punktes entlang einer beliebigen Bahn (Abb. 2). Beginnen wir mit dem Zählen der Zeit ab dem Moment, in dem sich der Punkt in der Position befand ABER. Länge des Flugbahnabschnitts AB, von dem Moment an, an dem die Zeit begonnen hat, an einem materiellen Punkt vorbeigegangen ist, heißt Pfadlänge S und ist Skalarfunktion Zeit:  S = S(T) .Vektor R = R -R 0 , gezeichnet von der Anfangsposition des sich bewegenden Punktes zu seiner Position zu einem bestimmten Zeitpunkt (Inkrement des Radiusvektors des Punktes über das betrachtete Zeitintervall), wird aufgerufen ziehen um.

Bei geradliniger Bewegung fällt der Verschiebungsvektor mit dem entsprechenden Bahnabschnitt und dem Verschiebungsmodul | zusammen R| gleich der zurückgelegten Strecke  S.

§ 2. Geschwindigkeit

Um die Bewegung eines materiellen Punktes zu charakterisieren, wird eine Vektorgröße eingeführt - die Geschwindigkeit, die definiert ist als Schnelligkeit Bewegung sowie Richtung zu diesem Zeitpunkt.

Lassen Sie den materiellen Punkt sich entlang einer krummlinigen Bahn bewegen, so dass im Moment der Zeit T er entspricht dem Radiusvektor r 0 (Fig. 3). Für kurze Zeit  T Punkt wird den Pfad  passieren S und erhält eine elementare (unendlich kleine) Verschiebung r.

Durchschnittsgeschwindigkeitsvektor ist das Verhältnis des Inkrements r des Radiusvektors des Punktes zum Zeitintervall  T:

(2.1)

Die Richtung des Durcfällt mit der Richtung von r zusammen. Bei unbegrenzter Abnahme von  T Durchschnittsgeschwindigkeit tendiert zu einem Grenzwert, der genannt wird momentane Geschwindigkeit v:

Die Momentangeschwindigkeit v ist daher eine Vektorgröße, die gleich der ersten Ableitung des Radiusvektors des sich bewegenden Punktes nach der Zeit ist. Da die Sekante im Grenzfall mit der Tangente zusammenfällt, ist der Geschwindigkeitsvektor v tangential zur Trajektorie in Bewegungsrichtung gerichtet (Bild 3). Wenn  abnimmt T Weg  S nähert sich zunehmend |r|, also dem Modul momentane Geschwindigkeit

Somit ist der Modul der Momentangeschwindigkeit gleich der ersten zeitlichen Ableitung des Weges:

(2.2)

Bei ungleichmäßige Bewegung - der momentane Geschwindigkeitsmodul ändert sich mit der Zeit. Verwenden Sie in diesem Fall den Skalarwert  v - Durchschnittsgeschwindigkeit ungleichmäßige Bewegung:

Von Abb. 3 folgt, dass  v> |v|, weil  S> |r|, und nur bei geradliniger Bewegung

Wenn der Ausdruck d S = v D T (siehe Formel (2.2)) über die Zeit im Bereich von integrieren T Vor T + T, dann finden wir die Länge des zum Zeitpunkt  zurückgelegten Weges T:

(2.3)

Im Fall von gleichmäßige Bewegung der Zahlenwert der Momentangeschwindigkeit ist konstant; dann nimmt Ausdruck (2.3) die Form an

Die Länge des von einem Punkt im Zeitintervall von zurückgelegten Weges T 1 zu T 2 ist durch das Integral gegeben

§ 3. Beschleunigung und ihre Komponenten

Bei ungleichmäßiger Bewegung ist es wichtig zu wissen, wie schnell sich die Geschwindigkeit über die Zeit ändert. Die physikalische Größe, die die Änderungsrate der Geschwindigkeit in Betrag und Richtung charakterisiert, ist Beschleunigung.

Erwägen flache Bewegung, diese. Bewegung, bei der alle Teile der Bahn eines Punktes in derselben Ebene liegen. Der Vektor v definiere die Geschwindigkeit des Punktes ABER damals T. Während der Zeit  T Bewegungspunkt an Position verschoben IN und erlangte eine Geschwindigkeit, die sich sowohl in Modul als auch in Richtung von v unterscheidet und gleich v 1 = v + v ist. Bewegen Sie den Vektor v 1 zum Punkt ABER und finden Sie v (Abb. 4).

Durchschnittliche Beschleunigung ungleichmäßige Bewegung im Intervall aus T Vor T + T eine Vektorgröße genannt, die gleich dem Verhältnis der Geschwindigkeitsänderung v zum Zeitintervall  ist T

Sofortige Beschleunigung a (Beschleunigung) eines materiellen Zeitpunkts T Es wird eine Grenze der durchschnittlichen Beschleunigung geben:

Somit ist die Beschleunigung a eine Vektorgröße gleich der ersten zeitlichen Ableitung der Geschwindigkeit.

Wir zerlegen den Vektor v in zwei Komponenten. Dazu ab dem Punkt ABER(Abb. 4) in Richtung der Geschwindigkeit v zeichnen wir den Vektor
, modulo gleich v 1 . Es ist offensichtlich, dass der Vektor
, gleich
, ermittelt die Geschwindigkeitsänderung über die Zeit  T modulo:
. Die zweite Komponente
Der Vektor v charakterisiert die Geschwindigkeitsänderung über der Zeit  T in Richtung.

Tangentialkomponente der Beschleunigung

d.h. gleich der ersten zeitlichen Ableitung des Geschwindigkeitsmoduls, wodurch die Änderungsrate des Geschwindigkeitsmoduls bestimmt wird.

Lassen Sie uns die zweite Komponente der Beschleunigung finden. Sagen wir den Punkt IN nah genug am Punkt ABER, also  S kann als Kreisbogen mit einem Radius r betrachtet werden, der sich nicht wesentlich von einer Sehne unterscheidet AB. Dann aus der Ähnlichkeit von Dreiecken AOB Und EAD folgt  v n /AB = v 1 /r, aber da AB = vT, dann

In der Grenze bei
wir bekommen
.

Da , der Winkel EAD gegen Null tendiert, und da das Dreieck EAD gleichschenklig, dann der Winkel ADE zwischen v und v n neigt dazu, gerade zu sein. Für die Vektoren v n und v stehen senkrecht aufeinander. Steuer als Geschwindigkeitsvektor ist tangential zur Flugbahn gerichtet, dann der Vektor v n, senkrecht zum Geschwindigkeitsvektor, ist auf den Mittelpunkt seiner Krümmung gerichtet. Die zweite Komponente der Beschleunigung, gleich

namens Normalkomponente der Beschleunigung und ist entlang der Normalen zur Bahn zum Mittelpunkt ihrer Krümmung gerichtet (weshalb sie auch genannt wird Zentripetalbeschleunigung).

Volle Beschleunigung Körper ist die geometrische Summe der Tangential- und Normalkomponenten (Abb. 5):

Damit, tangential Beschleunigungskomponente charakterisiert Änderungsrate der Geschwindigkeit modulo(tangential zur Flugbahn gerichtet) und normal Beschleunigungskomponente - Änderungsrate der Geschwindigkeit in Richtung(auf den Krümmungsmittelpunkt der Trajektorie gerichtet).

Abhängig von den tangentialen und normalen Beschleunigungskomponenten kann die Bewegung wie folgt klassifiziert werden:

1)
, aber n = 0 - geradlinige gleichförmige Bewegung;

2)
, aber n = 0 - geradlinige gleichförmige Bewegung. Mit dieser Art von Bewegung

Wenn die anfängliche Zeit T 1 = 0 und die Anfangsgeschwindigkeit v = v T.I. Brunnen Physik: [Lehrbuch für Ingenieurwesen und technische...

Richtlinie Nr. 1 für Studierende des 1. Studienjahres der Fakultät für Medizin und Biologie, Semester Nr. 1

Dokumentieren

... (2,1m; l=10m; 1,3s) Literatur: Trofimova T.I. Brunnen Physik: Proz. Zulage für Gymnasien.-18 ... Geschwindigkeit. (0,43) Literatur: Trofimova T.I. Brunnen Physik: Proz. Zulage für Gymnasien.- ... beim Aufprall. () Literatur: Trofimova T.I. Brunnen Physik: Proz. Zuschuss für Universitäten.- ...

Das Lehrbuch (9. Auflage, überarbeitet und erweitert, 2004) besteht aus sieben Teilen, die die physikalischen Grundlagen der Mechanik, Molekülphysik und Thermodynamik, Elektrizität und Magnetismus, Optik, Quantenphysik der Atome, Moleküle und Festkörper, Kern- und Elementarphysik umreißen Partikel. Die Frage der Kombination von mechanischen und elektromagnetischen Schwingungen ist rational gelöst. Die logische Kontinuität und Verbindung zwischen dem klassischen und moderne Physik. Gegeben Testfragen und Aufgaben zur selbstständigen Lösung.
Für Studierende ingenieurwissenschaftlicher und technischer Fachrichtungen an Hochschulen.

ELEMENTE DER KINEMATIK.
Die Mechanik ist ein Teil der Physik, der die Muster mechanischer Bewegungen und die Ursachen untersucht, die diese Bewegung verursachen oder verändern. mechanische Bewegung ist eine Veränderung im Laufe der Zeit relative Position Körper oder deren Teile.

Die Entwicklung der Mechanik als Wissenschaft beginnt im 3. Jahrhundert. Chr., als der antike griechische Wissenschaftler Archimedes (287 - 212 v. Chr.) das Gleichgewichtsgesetz des Hebels und die Gleichgewichtsgesetze von schwebenden Körpern formulierte. Die Grundgesetze der Mechanik wurden von dem italienischen Physiker und Astronomen G. Galileo (1564-1642) aufgestellt und schließlich von dem englischen Wissenschaftler I. Newton (1643-1727) formuliert.

Die Mechanik von Galileo-Newton wird als klassische Mechanik bezeichnet. Es untersucht die Bewegungsgesetze makroskopischer Körper, deren Geschwindigkeiten klein sind im Vergleich zur Lichtgeschwindigkeit c im Vakuum. Die Bewegungsgesetze makroskopischer Körper mit c vergleichbaren Geschwindigkeiten werden von der relativistischen Mechanik auf der Grundlage der von A. Einstein (1879-1955) formulierten speziellen Relativitätstheorie untersucht. Zur Beschreibung der Bewegung mikroskopisch kleiner Körper (einzelner Atome und Elementarteilchen) sind die Gesetze der klassischen Mechanik nicht anwendbar – sie werden durch die Gesetze der Quantenmechanik ersetzt.

INHALTSVERZEICHNIS
Vorwort 2
Einführung 2
Das Fach Physik und sein Verhältnis zu anderen Wissenschaften 2
Einheiten physikalischer Größen 3
1 PHYSIKALISCHE GRUNDLAGEN DER MECHANIK 4
Kapitel 1 Kinematische Elemente 4
§ 1. Modelle in der Mechanik. Referenzsystem. Trajektorie, Weglänge, Verschiebungsvektor 4
§ 2. Geschwindigkeit 6
§ 3. Beschleunigung und ihre Komponenten 7
§ 4. Winkelgeschwindigkeit und Winkelbeschleunigung 9
Kapitel 2 Dynamik eines materiellen Punktes und translatorische Bewegung eines starren Körpers 11
§ 5. Newtons erstes Gesetz. Gewicht. Stärke 11
§ 6. Newtons zweites Gesetz 11
§ 7. Newtons drittes Gesetz 13
§ 8. Reibungskräfte 13
§ 9. Impulserhaltungssatz. Schwerpunkt 14
§ 10. Bewegungsgleichung eines Körpers veränderlicher Masse 16
Kapitel 3 Arbeit und Energie 17
§elf. Energie, Arbeit, Kraft 17
§ 12. Kinetische und potentielle Energien 18
§ 13. Energieerhaltungssatz 20
§ 14. Graphische Darstellung von Energie 22
§ 15. Wirkung absolut elastisch u unelastische Körper 23
Kapitel 4 Festkörpermechanik 27
§ 16. Trägheitsmoment 27
§ 17. Kinetische Energie Umdrehungen 28
§ 18. Kraftmoment. Gleichung der Dynamik Drehbewegung fester Körper 28
§ 19. Drehimpuls und Erhaltungssatz 29
§ zwanzig. freie Achsen. Gyroskop 32
§ 21. Verformungen eines starren Körpers 34
Kapitel 5 Schwerkraft. Elemente der Feldtheorie 36
§ 22. Keplersche Gesetze. Gesetz Schwere 36
§ 23. Schwerkraft und Gewicht. Schwerelosigkeit 37
§ 24. Gravitationsfeld und Spannung 38
§ 25. Arbeit im Gravitationsfeld. Gravitationsfeldpotential 38
§ 26. Kosmische Geschwindigkeiten 40
§ 27. Nichtträgheitsbezugssystem. Trägheitskräfte 40
Kapitel 6 Elemente der Strömungsmechanik 44
§ 28. Druck in Flüssigkeit und Gas 44
§ 29. Kontinuitätsgleichung 45
§ 30. Bernoullis Gleichung und ihre Folgen 46
§ 31. Viskosität (innere Reibung). Laminare und turbulente Strömungsregime 48
§ 32. Methoden zur Bestimmung der Viskosität 50
§ 33. Bewegung von Körpern in Flüssigkeiten und Gasen 51
Kapitel 7 Elemente der speziellen (privaten) Relativitätstheorie 53
§ 34. Galileische Transformationen. Mechanisches Relativitätsprinzip 53
§ 35. Postulate der speziellen (besonderen) Relativitätstheorie 54
§ 36. Lorentz-Transformationen 55
§ 37. Folgen der Lorentz-Transformationen 56
§ 38. Intervall zwischen Ereignissen 59
§ 39. Grundgesetz der relativistischen Dynamik eines Stoffes Punkt 60
§ 40. Das Gesetz des Verhältnisses von Masse und Energie 61
2 GRUNDLAGEN DER MOLEKULARPHYSIK UND THERMODYNAMIK 63
Kapitel 8 Molekularkinetische Theorie idealer Gase 63
§ 41. Statistische und thermodynamische Methoden. Experimentelle Gesetze des idealen Gases 63
§ 42. Gleichung von Clapeyron - Mendelejew 66
§ 43. Grundgleichung der molekularkinetischen Theorie idealer Gase 67
§ 44. Maxwellsches Gesetz über die Verteilung der Moleküle eines idealen Gases nach den Geschwindigkeiten und Energien der thermischen Bewegung 69
§ 45. Barometrische Formel. Boltzmann-Verteilung 71
§ 46. Durchschnittliche Stoßzahl und mittlere freie Weglänge der Moleküle 72
§ 47. Experimentelle Begründung der molekularkinetischen Theorie 73
§ 48. Transportphänomene in thermodynamisch Nichtgleichgewichtssystemen 74
§ 48. Vakuum und Methoden zu seiner Gewinnung. Eigenschaften ultraverdünnter Gase 76
Kapitel 9 Grundlagen der Thermodynamik 78
§ 50. Zahl der Freiheitsgrade eines Moleküls. Das Gesetz der gleichmäßigen Energieverteilung über die Freiheitsgrade der Moleküle 78
§ 51. Der erste Hauptsatz der Thermodynamik 79
§ 52. Die Arbeit eines Gases bei Volumenänderung 80
§ 53. Wärmekapazität 81
§ 54. Anwendung des ersten Hauptsatzes der Thermodynamik auf Isoprozesse 82
§ 55. Adiabatischer Prozess. Polytropischer Prozess 84
§ 56. Kreisprozess (Kreislauf). reversibel u irreversible Prozesse 86
§ 57. Entropie, ihre statistische Interpretation und Zusammenhang mit der thermodynamischen Wahrscheinlichkeit 87
§ 58. Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik 89
§ 59. Wärmemaschinen und Kühlschränke. Der Carnot-Kreisprozess und seine Effizienz für ein ideales Gas 90
Aufgaben 92
Kapitel 10 Reale Gase, Flüssigkeiten und Feststoffe 93
§ 60. Kräfte und potentielle Energie der zwischenmolekularen Wechselwirkung 93
§ 61. Van-der-Waals-Gleichung 94
§ 62. Van-der-Waals-Isothermen und ihre Analyse 95
§ 63. Innere Energie eines realen Gases 97
§ 64. Joule-Thomson-Effekt 98
§ 65. Verflüssigung von Gasen 99
§ 66. Eigenschaften von Flüssigkeiten. Oberflächenspannung 100
§ 67. Benetzung 102
§ 68. Druck unter der gekrümmten Oberfläche einer Flüssigkeit 103
§ 69. Kapillarerscheinungen 104
§ 70. Feste Körper. Mono- und Polykristalle 104
§ 71. Arten krystallinischer Körper 105
§ 72. Kristallmängel 109
§ 73. Wärmekapazität fester Körper 110
§ 74. Verdunstung, Sublimation, Schmelzen und Kristallisation. Amorphe Körper 111
§ 75. Phasenübergänge I und II der Art 113
§ 76. Zustandsdiagramm. Dreifachpunkt 114
Aufgaben 115
3 STROM UND ELEKTROMAGNETISMUS 116
Kapitel 11 Elektrostatik 116
§ 77. Das Gesetz der Erhaltung der elektrischen Ladung 116
§ 78. Coulombsches Gesetz 117
§ 79. Elektrostatisches Feld. Elektrostatische Feldstärke 117
§ 80. Das Prinzip der Überlagerung elektrostatischer Felder. Dipolfeld 119
§ 81. Satz von Gauß für ein elektrostatisches Feld im Vakuum 120
§ 82. Anwendung des Satzes von Gauß auf die Berechnung einiger elektrostatischer Felder im Vakuum 122
§ 83. Zirkulation des elektrostatischen Feldstärkevektors 124
§ 84. Potential des elektrostatischen Feldes 125
§ 85. Spannung als Potentialgradient. Äquipotentialflächen 126
§ 86. Berechnung der Potentialdifferenz aus der Feldstärke 127
§ 87. Arten von Dielektrika. Polarisation von Dielektrika 128
§ 88. Polarisierung. Feldstärke in einem Dielektrikum 129
§ 88. Elektrische Verschiebung. Satz von Gauß für ein elektrostatisches Feld in einem Dielektrikum 130
§ 90. Bedingungen an der Grenzfläche zwischen zwei dielektrischen Medien 131
§ 91. Ferroelektrika 132
§ 92. Leiter im elektrostatischen Feld 134
§ 93. Elektrische Kapazität eines einzelnen Leiters 136
§ 94. Kondensatoren 136
§ 95. Energie eines Ladungssystems, eines einzelnen Leiters und eines Kondensators. Elektrostatische Feldenergie 138
Aufgaben 140
Kapitel 12 Elektrischer Gleichstrom 141
§ 96. Elektrischer Strom, Stärke und Stromdichte 141
§ 97. Äußere Kräfte. Elektromotorische Kraft und Spannung 142
§ 98. Ohmsches Gesetz. Leiterwiderstand 143
§ 99. Arbeit und Strom. Joule-Lenz-Gesetz 144
§ 100. Ohmsches Gesetz für einen inhomogenen Abschnitt einer Kette 145
§ 101. Kirchhoffsche Regeln für verzweigte Stromkreise 146
Aufgaben 148
Kapitel 13 Elektrische Ströme in Metallen, Vakuum und Gasen 148
§ 102. Elementare klassische Theorie der elektrischen Leitfähigkeit von Metallen 148
§ 103. Herleitung der Grundgesetze des elektrischen Stroms in der klassischen Theorie der elektrischen Leitfähigkeit der Metalle 149
§ 104. Austrittsarbeit der Elektronen aus Metall 151
§ 105. Emissionserscheinungen und ihre Anwendung 152
§ 106. Ionisierung von Gasen. Unselbständige Gasentladung 154
§ 107. Selbständige Gasentladung und ihre Arten 155
§ 108. Plasma und seine Eigenschaften 158
Aufgaben 159
Kapitel 14 Magnetfeld 159
§ 109. Magnetfeld und seine Eigenschaften 159
§ 110. Biot-Savart-Laplace-Gesetz und seine Anwendung auf die Berechnung Magnetfeld 162
§ 111. Ampèresches Gesetz. Wechselwirkung paralleler Ströme 163
§ 112. Magnetische Konstante. Einheiten der magnetischen Induktion und der magnetischen Feldstärke 164
§ 113. Magnetfeld einer bewegten Ladung 165
§ 114. Einwirkung eines magnetischen Feldes auf eine bewegte Ladung 166
§ 115. Bewegung geladener Teilchen in einem Magnetfeld 166
§ 116. Geladene Teilchenbeschleuniger 167
§ 117. Halleffekt 169
§ 118. Zirkulation des Vektors B eines magnetischen Feldes im Vakuum 169
§ 119. Magnetfelder des Solenoids und Toroids 171
§ 120. Fluss des magnetischen Induktionsvektors. Satz von Gauß für den Körper B 172
§ 121. Arbeiten zum Bewegen eines Leiters und eines Stromkreises in einem Magnetfeld 172
Aufgaben 174
Kapitel 15 Elektromagnetische Induktion 174
§122. Das Phänomen der elektromagnetischen Induktion (Experimente von Faraday) 174
§ 123. Faradaysches Gesetz und seine Ableitung aus dem Energieerhaltungssatz 175
§ 124. Drehung des Gestells im Magnetfeld 177
§ 125. Wirbelströme (Foucault-Ströme) 177
§ 126. Induktivität des Stromkreises. Selbstinduktion 178
§ 127. Ströme beim Öffnen und Schließen des Stromkreises 179
§ 128. Gegenseitige Induktion 181
§ 129. Transformatoren 182
§ 130. Energie des magnetischen Feldes 183
Kapitel 16 Magnetische Eigenschaften der Materie 184
§ 131. Magnetische Momente der Elektronen und Atome 184
§ 132. Dia- und Paramagnetismus 186
§ 133. Magnetisierung. Magnetfeld in Materie 187
§ 134. Bedingungen an der Grenzfläche zwischen zwei Magneten 189
§ 135. Ferromagnete und ihre Eigenschaften 190
§ 136. Die Natur des Ferromagnetismus 191
Kapitel 17 Grundlagen der Maxwellschen Theorie des elektromagnetischen Feldes 193
§ 137. Elektrisches Wirbelfeld 193
§ 138. Verschiebungsstrom 194
§ 139. Maxwellsche Gleichungen für das elektromagnetische Feld 196
4 SCHWINGUNGEN UND WELLEN 198
Kapitel 18 Mechanische und elektromagnetische Schwingungen 198
§ 140. Harmonische Schwingungen und ihre Eigenschaften 198
§ 141. Mechanische harmonische Schwingungen 200
§ 142. Harmonischer Oszillator. Feder, physikalische und mathematische Pendel 201
§ 143. Freie harmonische Schwingungen in einem Schwingkreis 203
§ 144. Zusatz harmonische Schwingungen gleiche Richtung und gleiche Frequenz. Schlägt 205
§ 145. Addition von zueinander senkrechten Schwingungen 206
§ 146. Differentialgleichung freier gedämpfter Schwingungen (mechanisch und elektromagnetisch) und ihre Lösung. Eigenschwingungen 208
§ 147. Differentialgleichung erzwungener Schwingungen (mechanisch und elektromagnetisch) und ihre Lösung 211
§ 148. Amplitude und Phase erzwungener Schwingungen (mechanisch und elektromagnetisch). Resonanz 213
§ 148. Wechselstrom 215
§ 150. Spannungsresonanz 217
§ 151. Resonanz der Ströme 218
§ 152. Im Wechselstromkreis freigesetzte Leistung 219
Kapitel 19 Elastische Wellen 221
§ 153. Wellenprozesse. Längs- und Querwellen 221
§ 154. Die Gleichung einer Wanderwelle. Phasengeschwindigkeit. Wellengleichung 222
§ 155. Das Superpositionsprinzip. Gruppengeschwindigkeit 223
§ 156. Interferenz von Wellen 224
§ 157. Stehende Wellen 225
§ 158. Schallwellen 227
S 159. Dopplereffekt in der Akustik 228
§ 160. Ultraschall und seine Anwendung 229
Kapitel 20 Elektromagnetische Wellen 230
§ 161. Experimentelle Gewinnung Elektromagnetische Wellen 230
§ 162. Differentialgleichung einer elektromagnetischen Welle 232
§ 163. Energie elektromagnetischer Wellen. Elektromagnetischer Feldimpuls 233
§ 164. Strahlung eines Dipols. Anwendung elektromagnetischer Wellen 234
5 OPTIK. Quantennatur der Strahlung 236
Kapitel 21 Elemente der geometrischen und elektronischen Optik 236
§ 165. Grundgesetze der Optik. Totalreflexion 236
§ 166. Dünne Linsen. Abbildung von Objekten mit Linsen 238
§ 187. Aberrationen (Fehler) optischer Systeme 241
§ 168. Photometrische Grundgrößen und ihre Einheiten 242
§ 189. Elemente der elektronischen Optik 243
Kapitel 22 Lichtinterferenz 245
§ 170. Entwicklung von Vorstellungen über die Natur des Lichts 245
§ 171. Kohärenz und Einfarbigkeit der Lichtwellen 248
§ 172. Lichteinwirkung 249
§ 173. Methoden zur Beobachtung der Lichtinterferenz 250
§ 174. Lichtinterferenz in dünnen Filmen 252
§ 175. Anwendung der Lichtinterferenz 254
Kapitel 23 Lichtbeugung 257
§ 176. Huygens-Fresnel-Prinzip 257
§ 177. Methode der Fresnelzonen. Geradlinige Lichtausbreitung 258
§ 178. Fresnel-Beugung an einem runden Loch und einer Scheibe 260
§ 178. Fraunhofer-Beugung an einem Spalt 261
§ 180. Fraunhofer-Beugung an einem Beugungsgitter 263
§ 181. Räumliches Gitter. Lichtstreuung 265
§ 182. Beugung an einem räumlichen Gitter. Wolfe-Formel - Braggs 266
§ 183. Auflösung optischer Instrumente 267
§ 184. Der Begriff der Holographie 268
Kapitel 24 Wechselwirkung elektromagnetischer Wellen mit Materie 27 0
§ 185. Streuung des Lichts 270
§ 186. Elektronentheorie der Lichtstreuung 271
§ 187. Absorption (Absorption) von Licht 273
§ 188. Dopplereffekt 274
§ 189. Vavilov-Cherenkov-Strahlung 275
Kapitel 25 Polarisation des Lichts 276
§ 190. Natürliches und polarisiertes Licht 276
§ 191. Polarisation des Lichtes bei Reflexion und Brechung an der Grenze zweier Dielektrika 278
§ 192. Doppelbrechung 279
§ 193. Polarisierende Prismen und Polaroids 280
§ 194. Analyse des polarisierten Lichts 282
§ 195. Künstliche optische Anisotropie 283
§ 196. Drehung der Polarisationsebene 284
Kapitel 26 Die Quantennatur der Strahlung 285
Abschnitt 197. Wärmestrahlung und seine Eigenschaften 285
§ 188 Kirchhoff-Gesetz 287
§ 199. Stefan-Boltzmann-Gesetze und Wien-Verschiebungen 288
§ 200. Formeln von Rayleigh - Jeans und Planck 288
§ 201. Optische Pyrometrie. Thermische Lichtquellen 291
§ 202. Arten des photoelektrischen Effekts. Gesetze des äußeren photoelektrischen Effekts 292
§ 203. Einsteins Gleichung für den äußeren photoelektrischen Effekt. Experimentelle Bestätigung der Quanteneigenschaften des Lichts 294
§ 204. Anwendung des photoelektrischen Effektes 296
§ 205. Masse und Impuls eines Photons. Leichter Druck 297
§ 206. Der Compton-Effekt und seine elementare Theorie 298
§ 207. Einheit von Korpuskular- und Welleneigenschaften elektromagnetische Strahlung 299
6 ELEMENTE DER QUANTENPHYSIK DER ATOM, MOLEKÜLE UND FESTKÖRPER 300
Kapitel 27 Bohrs Theorie des Wasserstoffatoms 300
§ 208. Atommodelle von Thomson und Rutherford 300
§ 209. Linienspektrum des Wasserstoffatoms 301
§ 210. Bohrs Postulate 302
§ 211. Experimente von Frank und Hertz 303
§ 212. Das Spektrum des Wasserstoffatoms nach Bohr 304
Kapitel 28 Elemente der Quantenmechanik 306
§ 213. Korpuskularwellen-Dualismus der Eigenschaften der Materie 306
§ 214. Einige Eigenschaften von Da-Broglie-Wellen 308
§ 215 Unsicherheitsrelation 308
§ 216. Wellenfunktion und ihre statistische Bedeutung 311
§ 217 Allgemeine Gleichung Schrödinger. Schrödinger-Gleichung für stationäre Zustände 312
§ 218. Das Kausalitätsprinzip in der fünften Mechanik 314
§ 219. Bewegung eines freien Teilchens 314
§ 220. Ein Teilchen in einem eindimensionalen rechteckigen „Potentialtopf“ mit unendlich hohen „Wänden“ 315
§ 221. Durchgang eines Teilchens durch eine Potentialbarriere. Tunneleffekt 317
§ 222. Linearer harmonischer Oszillator in der Quantenmechanik 320
Kapitel 29 Elemente der modernen Physik der Atome und Moleküle 321
§ 223. Wasserstoffatom in der Quantenmechanik 321
§ 224. 1s-Zustand eines Elektrons in einem Wasserstoffatom 324
§ 225. Elektronenspin. Spinquantenzahl 325
§ 226. Der Grundsatz der Ununterscheidbarkeit identischer Teilchen. Fermionen und Bosonen 326
§ 227. Pauli-Prinzip. Verteilung der Elektronen in einem Atom nach Zuständen 327
§ 228 Periodensystem Elemente von Mendelejew 328
§ 229. Röntgenspektren 330
§ 230. Moleküle: chemische Bindungen, das Konzept der Energieniveaus 332
§ 231. Molekülspektren. Raman-Streuung von Licht 333
§ 232 Aufnahme. Spontane und stimulierte Emission 334
§ 233. Optische Quantengeneratoren (Laser) 335
Kapitel 30 Elemente der Quantenstatistik 338
§ 234. Quantenstatistik. Phasenraum. Verteilungsfunktion 338
§ 235. Das Konzept der Quantenstatistik Bose - Einstein und Fermi - Dirac 339
§ 236. Entartetes Elektronengas in Metallen 340
§ 237. Der Begriff der Quantentheorie der Wärmekapazität. Phononen 341
§ 238. Schlußfolgerungen der Quantentheorie der elektrischen Leitfähigkeit der Metalle 342
§ 239. Supraleitung. Den Josephson-Effekt verstehen 343
Kapitel 31 Elemente der Festkörperphysik 345
§ 240. Der Begriff von Zonentheorie Feststoffe 345
§ 241. Metalle, Dielektrika und Halbleiter nach der Zonentheorie 346
§ 242. Eigenleitfähigkeit von Halbleitern 347
§ 243. Fremdleitfähigkeit von Halbleitern 350
§ 244. Photoleitfähigkeit von Halbleitern 352
§ 245. Lumineszenz fester Körper 353
§ 246. Berührung zweier Metalle nach der Bandentheorie 355
§ 247. Thermoelektrische Erscheinungen und ihre Anwendung 356
§ 248. Gleichrichtung am Metall-Halbleiter-Kontakt 358
§ 249. Kontakt von elektronischen und Lochhalbleitern (p-n-Übergang) 360
§ 250. Halbleiterdioden und Trioden (Transistoren) 362
7 ELEMENTE DER KERN- UND ELEMENTARTEILCHENPHYSIK 364
Kapitel 32 Elemente der Kernphysik 364
§ 251. Größe, Zusammensetzung und Ladung des Atomkerns. Massen- und Chargennummer 364
§ 252. Massendefekt und Kernbindungsenergie 365
§ 253. Spin des Kerns und seine magnetisches Moment 366
§ 254. nukleare Kräfte. Kernel-Modelle 367
§ 255. Radioaktive Strahlung und ihre Arten 368
§ 256. Gesetz des radioaktiven Zerfalls. Ausgleichsregeln 369
§ 257. Regelmäßigkeiten des -Zerfalls 370
§ 258 Verfall. Neutrino 372
§ 259. Gammastrahlung und ihre Eigenschaften 373
§ 260. Resonanzabsorption von -Strahlung (Mössbauer-Effekt *) 375
§ 261. Methoden zur Beobachtung und Registrierung radioaktiver Strahlung und Teilchen 376
§ 262 Kernreaktionen und ihre Haupttypen 379
§ 263. Positron. Verfall. Elektronischer Griff 381
§ 264. Entdeckung des Neutrons. Kernreaktionen unter dem Einfluss von Neutronen 382
§ 265. Kernspaltungsreaktion 383
§ 266. Kettenreaktion der Spaltung 385
§ 267. Der Begriff der Kernenergie 386
§ 268. Die Reaktion der Verschmelzung von Atomkernen. Das Problem kontrollierter thermonuklearer Reaktionen 388
Kapitel 33 Elemente der Teilchenphysik 390
§ 269. Höhenstrahlung 390
§ 270. Myonen und ihre Eigenschaften 391
§ 271. Mesonen und ihre Eigenschaften 392
§ 272. Arten von Wechselwirkungen der Elementarteilchen 393
§ 273. Teilchen und Antiteilchen 394
§ 274. Hyperone. Fremdheit und Parität der Elementarteilchen 396
§ 275. Klassifikation der Elementarteilchen. Quark 397
FAZIT 400
GRUNDGESETZE UND FORMEL 402
INDEX 413.

11. Aufl., ster. - M.: 2006.- 560 S.

Das Lehrbuch (9. Auflage, überarbeitet und erweitert, 2004) besteht aus sieben Teilen, die die physikalischen Grundlagen der Mechanik, Molekülphysik und Thermodynamik, Elektrizität und Magnetismus, Optik, Quantenphysik der Atome, Moleküle und Festkörper, Kern- und Elementarphysik umreißen Partikel. Die Frage der Kombination von mechanischen und elektromagnetischen Schwingungen ist rational gelöst. Die logische Kontinuität und Verbindung zwischen klassischer und moderner Physik wird hergestellt. Es werden Kontrollfragen und Aufgaben zur selbstständigen Lösung gestellt.

Für Studierende ingenieurwissenschaftlicher und technischer Fachrichtungen an Hochschulen.

Format: pdf/zip (11- ed., 2006, 560f.)

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1. Physikalische Grundlagen der Mechanik.
Kapitel 1. Elemente der Kinematik

§ 1. Modelle in der Mechanik. Referenzsystem. Trajektorie, Weglänge, Verschiebungsvektor

§ 2. Geschwindigkeit

§ 3. Beschleunigung und ihre Komponenten

§ 4. Winkelgeschwindigkeit und Winkelbeschleunigung

Aufgaben

Kapitel 2. Dynamik eines materiellen Punktes und Translationsbewegung eines starren Körpers Kraft

§ 6. Zweites Newtonsches Gesetz

§ 7. Newtons drittes Gesetz

§ 8. Reibungskräfte

§ 9. Impulserhaltungssatz. Massezentrum

§ 10. Bewegungsgleichung eines Körpers veränderlicher Masse

Aufgaben

Kapitel 3. Arbeit und Energie

§ 11. Energie, Arbeit, Kraft

§ 12. Kinetische und potentielle Energien

§ 13. Das Energieerhaltungsgesetz

§ 14. Graphische Darstellung der Energie

§ 15. Stoß absolut elastischer und unelastischer Körper

Aufgaben

Kapitel 4

§ 16. Trägheitsmoment

§ 17. Kinetische Rotationsenergie

§ 18. Kraftmoment. Gleichung der Dynamik der Rotationsbewegung eines starren Körpers.

§ 19. Drehimpuls und das Gesetz seiner Erhaltung
§ 20. Freie Achsen. Gyroskop
§ 21. Verformungen eines starren Körpers
Aufgaben

Kapitel 5 Elemente der Feldtheorie
§ 22. Keplersche Gesetze. Gesetz der Schwerkraft
§ 23. Schwerkraft und Gewicht. Schwerelosigkeit.. 48 y 24. Das Gravitationsfeld und seine Stärke
§ 25. Arbeit im Gravitationsfeld. Gravitationsfeldpotential
§ 26. Kosmische Geschwindigkeiten

§ 27. Nichtträgheitsbezugssystem. Trägheitskräfte
Aufgaben

Kapitel 6
§ 28. Druck in Flüssigkeit und Gas
§ 29. Kontinuitätsgleichung
§ 30. Bernoulls Gleichung und Konsequenzen daraus
§ 31. Viskosität (innere Reibung). Laminare und turbulente Fluidströmungsregime
§ 32. Methoden zur Bestimmung der Viskosität
§ 33. Bewegung von Körpern in Flüssigkeiten und Gasen

Aufgaben
Kapitel 7
§ 35. Postulate der speziellen (privaten) Relativitätstheorie
§ 36. Lorentz-Transformationen
§ 37. Folgen der Lorentz-Transformationen
§ 38. Intervall zwischen Ereignissen
§ 39. Grundgesetz der relativistischen Dynamik eines materiellen Punktes
§ 40. Das Gesetz des Verhältnisses von Masse und Energie
Aufgaben

2. Grundlagen der Molekularphysik und Thermodynamik
Kapitel 8
§ 41. Forschungsmethoden. Erfahrene ideale Gasgesetze
§ 42. Gleichung von Clapeyron - Mendeleev
§ 43. Grundgleichung der molekularkinetischen Theorie idealer Gase
§ 44. Maxwellsches Gesetz über die Verteilung der Moleküle eines idealen Gases nach den Geschwindigkeiten und Energien der thermischen Bewegung
§ 45. Barometrische Formel. Boltzmann-Verteilung
§ 46. Durchschnittliche Stoßzahl und mittlere freie Weglänge der Moleküle
§ 47. Experimentelle Begründung der molekularkinetischen Theorie
§ 48. Transportphänomene in thermodynamisch Nichtgleichgewichtssystemen
§ 49. Vakuum und Methoden zu seiner Gewinnung. Eigenschaften ultraverdünnter Gase
Aufgaben

Kapitel 9. Grundlagen der Thermodynamik.
§ 50. Zahl der Freiheitsgrade eines Moleküls. Das Gesetz der gleichmäßigen Energieverteilung über die Freiheitsgrade von Molekülen
§ 51. Der erste Hauptsatz der Thermodynamik
§ 52. Die Arbeit eines Gases bei Volumenänderung
§ 53. Wärmekapazität
§ 54. Anwendung des ersten Hauptsatzes der Thermodynamik auf Isoprozesse
§ 55. Adiabatischer Prozess. Polytropischer Prozess
§ 57. Entropie, ihre statistische Interpretation und Zusammenhang mit der thermodynamischen Wahrscheinlichkeit
§ 58. Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik
§ 59. Wärmekraftmaschinen und Kühlschränke Carnot-Kreisprozess und sein Wirkungsgrad für ein ideales Gas
Aufgaben
Kapitel 10
§ 61. Van-der-Waals-Gleichung
§ 62. Van-der-Waals-Isothermen und ihre Analyse
§ 63. Innere Energie eines realen Gases
§ 64. Joule-Thomson-Effekt
§ 65. Verflüssigung von Gasen
§ 66. Eigenschaften von Flüssigkeiten. Oberflächenspannung
§ 67. Benetzung
§ 68. Druck unter der gekrümmten Oberfläche einer Flüssigkeit
§ 69. Kapillarerscheinungen
§ 70. Feste Körper. Mono- und Polykristalle
§ 71. Arten krystallinischer Körper
§ 72. Kristallfehler
§ 75. Phasenübergänge erster und zweiter Art
§ 76. Zustandsdiagramm. dreifacher Punkt
Aufgaben

3. Elektrizität und Magnetismus
Kapitel 11
§ 77. Das Gesetz der Erhaltung der elektrischen Ladung
§ 78. Coulombsches Gesetz
§ 79. Elektrostatisches Feld. Elektrostatische Feldstärke
§ 80. Das Prinzip der Überlagerung elektrostatischer Felder. Dipolfeld
§ 81. Satz von Gauß für ein elektrostatisches Feld im Vakuum
§ 82. Anwendung des Satzes von Gauß auf die Berechnung einiger elektrostatischer Felder im Vakuum
§ 83. Zirkulation des elektrostatischen Feldstärkevektors
§ 84. Potential eines elektrostatischen Feldes
§ 85. Spannung als Potentialgradient. Äquipotentialflächen
§ 86. Berechnung der Potentialdifferenz aus der Feldstärke
§ 87. Arten von Dielektrika. Polarisation von Dielektrika
§ 88. Polarisierung. Feldstärke in einem Dielektrikum
§ 89. Elektrische Mischung. Satz von Gauß für ein elektrostatisches Feld in einem Dielektrikum
§ 90. Verhältnisse an der Grenzfläche zweier dielektrischer Medien
§ 91. Ferroelektrika
§ 92. Leiter im elektrostatischen Feld
§ 93. Elektrische Kapazität eines einzelnen Leiters
§ 94. Kondensatoren
§ 95. Energie eines Ladungssystems, eines einzelnen Leiters und eines Kondensators. Elektrostatische Feldenergie
Aufgaben
Kapitel 12
§ 96. Elektrischer Strom, Stärke und Stromdichte
§ 97. Äußere Kräfte. Elektromotorische Kraft und Spannung
§ 98. Ohmsches Gesetz. Leiterwiderstand

§ 99. Arbeit und Macht. Joule-Lenz-Gesetz
§ 100. Ohmsches Gesetz für einen inhomogenen Abschnitt einer Kette
§ 101. Kirchhoffsche Regeln für verzweigte Stromkreise
Aufgaben
Kapitel 13
§ 104. Austrittsarbeit von Elektronen aus Metall
§ 105. Emissionserscheinungen und ihre Anwendung
§ 106. Ionisierung von Gasen. Nicht selbsterhaltende Gasentladung
§ 107. Selbständige Gasentladung und ihre Arten
§ 108. Plasma und seine Eigenschaften
Aufgaben

Kapitel 14
§ 109. Magnetfeld und seine Eigenschaften
§ 110. Gesetz Biot - Savart - Laplace und seine Anwendung auf die Berechnung des Magnetfeldes
§ 111. Ampèresches Gesetz. Wechselwirkung paralleler Ströme
§ 112. Magnetische Konstante. Einheiten der magnetischen Induktion und der magnetischen Feldstärke
§ 113. Magnetfeld einer bewegten Ladung
§ 114. Die Einwirkung eines magnetischen Feldes auf eine bewegte Ladung
§ 115. Bewegung geladener Teilchen in einem magnetischen Feld
§ 117. Hall-Effekt
§ 118. Zirkulation des Vektors B eines magnetischen Feldes im Vakuum
§ 119. Magnetfelder des Solenoids und Toroids
§ 121. Arbeiten zum Bewegen eines Leiters und eines stromdurchflossenen Kreises in einem Magnetfeld
Aufgaben

Kapitel 15
§ 122. Das Phänomen der elektromagnetischen Induktion (Experimente von Faraday
§ 123. Faradaysches Gesetz und seine Ableitung aus dem Energieerhaltungssatz
§ 125. Wirbelströme (Foucault-Ströme
§ 126. Induktivität des Stromkreises. Selbstinduktion
§ 127. Ströme beim Öffnen und Schließen des Stromkreises
§ 128. Gegenseitige Induktion
§ 129. Transformatoren
§130. Magnetfeldenergie
Datschen
Kapitel 16
§ 131. Magnetische Momente der Elektronen und Atome
§ 132. DNA- und Paramagnetismus
§ 133. Magnetisierung. Magnetfeld in Materie
§ 134. Verhältnisse an der Grenzfläche zwischen zwei Magneten
§ 135. Ferromagnete und ihre Eigenschaften

§ 136. Die Natur des Ferromagnetismus
Aufgaben
Kapitel 17
§ 137. Elektrisches Wirbelfeld
§ 138. Verschiebungsstrom
§ 139. Maxwellsche Gleichungen für das elektromagnetische Feld

4. Schwingungen und Wellen.
Kapitel 18
§ 140. Harmonische Schwingungen und ihre Eigenschaften
§ 141. Mechanische harmonische Schwingungen
§ 142. Harmonischer Oszillator. Feder, physikalische und mathematische Pendel
§ 144. Addition harmonischer Schwingungen gleicher Richtung und gleicher Frequenz. schlägt
§ 145. Addition von zueinander senkrechten Schwingungen
§ 146. Differentialgleichung freier gedämpfter Schwingungen (mechanisch und elektromagnetisch) und ihre Lösung. Eigenschwingungen
§ 147. Differentialgleichung erzwungener Schwingungen (mechanisch und elektromagnetisch) und ihre Lösung
§ 148. Amplitude und Phase erzwungener Schwingungen (mechanisch und elektromagnetisch). Resonanz
§ 149. Wechselstrom
§ 150. Spannungsresonanz
§ 151. Resonanz der Ströme
§ 152. Im Wechselstromkreis freigesetzte Leistung
Aufgaben

Kapitel 19
§ 153. Wellenprozesse. Längs- und Querwellen
§ 154. Die Gleichung einer Wanderwelle. Phasengeschwindigkeit. Wellengleichung

§ 155. Das Superpositionsprinzip. Gruppengeschwindigkeit
§ 156. Interferenz von Wellen
§ 157. Stehende Wellen
§ 158. Schallwellen
§ 159. Dopplereffekt in der Akustik
§ 160. Ultraschall und seine Anwendung

Aufgaben

Kapitel 20
§ 161. Experimentelle Erzeugung elektromagnetischer Wellen
§ 162. Differentialgleichung einer elektromagnetischen Welle

§ 163. Energie elektromagnetischer Wellen. Elektromagnetischer Feldimpuls

§ 164. Strahlung eines Dipols. Anwendung elektromagnetischer Wellen
Aufgaben

5. Optik. Quantennatur der Strahlung.

Kapitel 21. Elemente der geometrischen und elektronischen Optik.
§ 165. Grundgesetze der Optik. Totalreflexion
§ 166. Dünne Linsen. Abbildung von Objekten mit Linsen
§ 167. Aberrationen (Fehler) optischer Systeme
§ 168. Photometrische Grundgrößen und ihre Einheiten
Aufgaben
Kapitel 22
§ 170. Entwicklung von Vorstellungen über die Natur des Lichts
§ 171. Kohärenz und Einfarbigkeit von Lichtwellen
§ 172. Interferenz des Lichts
§ 173. Methoden zur Beobachtung der Lichtinterferenz
§ 174. Lichtinterferenz in dünnen Filmen
§ 175. Anwendung der Lichtinterferenz
Kapitel 23
§ 177. Methode der Fresnelzonen. Geradlinige Lichtausbreitung
§ 178. Fresnelsche Beugung durch ein rundes Loch und eine Scheibe
§ 179. Fraunhofersche Beugung an einem Spalt
§ 180. Fraunhofer-Beugung an einem Beugungsgitter
§ 181. Räumliches Gitter. Lichtstreuung
§ 182. Beugung an einem räumlichen Gitter. Wolfe-Braggs-Formel
§ 183. Auflösung optischer Instrumente
§ 184. Der Begriff der Holographie
Aufgaben

Kapitel 24. Wechselwirkung elektromagnetischer Wellen mit Materie.
§ 185. Streuung des Lichts
§ 186. Elektronische Theorie der Lichtstreuung
§ 188. Dopplereffekt
§ 189. Vavilov-Cherenkov-Strahlung

Aufgaben
Kapitel 25
§ 190. Natürliches und polarisiertes Licht
§ 191. Polarisation des Lichtes bei Reflexion und Brechung an der Grenze zweier Dielektrika
§ 192. Doppelbrechung
§ 193. Polarisierende Prismen und Polaroids
§ 194. Analyse des polarisierten Lichts

§ 195. Künstliche optische Anisotropie
§ 196. Drehung der Polarisationsebene

Aufgaben

Kapitel 26. Quantennatur der Strahlung.
§ 197. Wärmestrahlung und ihre Eigenschaften.

§ 198. Kirchhoffsches Gesetz
§ 199. Stefan-Boltzmann-Gesetze und Wien-Verschiebungen

§ 200. Formeln von Rayleigh-Jeans und Planck.
§ 201. Optische Pyrometrie. Thermische Lichtquellen
§ 203. Einsteins Gleichung für den äußeren photoelektrischen Effekt. Experimentelle Bestätigung der Quanteneigenschaften von Licht
§ 204. Anwendung des photoelektrischen Effektes
§ 205. Masse und Impuls eines Photons. leichter Druck
§ 206. Der Compton-Effekt und seine elementare Theorie
§ 207. Einheit der Korpuskular- und Welleneigenschaften elektromagnetischer Strahlung
Aufgaben

6. Elemente der Quantenphysik

Kapitel 27. Bohrs Theorie des Wasserstoffatoms.

§ 208. Modelle des Atoms von Thomson und Rutherford
§ 209. Linienspektrum des Wasserstoffatoms
§ 210. Bohrs Postulate
§ 211. Die Experimente von Frank in Hertz
§ 212. Das Spektrum des Wasserstoffatoms nach Bohr

Aufgaben

Kapitel 28
§ 213. Korpuskularwellen-Dualismus der Eigenschaften der Materie
§ 214. Einige Eigenschaften von de Broglie-Wellen
§ 215. Unsicherheitsrelation
§ 216. Wellenfunktion und ihre statistische Bedeutung
§ 217. Die allgemeine Schrödinger-Gleichung. Schrödinger-Gleichung für stationäre Zustände
§ 218. Das Kausalitätsprinzip in der Quantenmechanik
§ 219. Bewegung eines freien Teilchens
§ 222. Linearer harmonischer Oszillator in der Quantenmechanik
Aufgaben
Kapitel 29
§ 223. Wasserstoffatom in der Quantenmechanik
§ 224. L-Zustand eines Elektrons in einem Wasserstoffatom
§ 225. Elektronenspin. Spinquantenzahl
§ 226. Der Grundsatz der Ununterscheidbarkeit identischer Teilchen. Fermionen und Bosonen
Mendelejew
§ 229. Röntgenspektren
§ 231. Molekülspektren. Raman-Streuung von Licht
§ 232. Absorption, spontane und stimulierte Emission
(Laser
Aufgaben
Kapitel 30
§ 234. Quantenstatistik. Phasenraum. Verteilungsfunktion
§ 235. Das Konzept der Bose-Einstein- und Fermi-Dirac-Quantenstatistik
§ 236. Entartetes Elektronengas in Metallen
§ 237. Der Begriff der Quantentheorie der Wärmekapazität. Phonole
§ 238. Schlußfolgerungen der Quantentheorie der elektrischen Leitfähigkeit von Metallen
! Joseph-Effekt
Aufgaben
Kapitel 31
§ 240. Der Begriff der Zonentheorie der Festkörper
§ 241. Metalle, Dielektrika und Halbleiter nach der Zonentheorie
§ 242. Eigenleitfähigkeit von Halbleitern
§ 243. Fremdleitfähigkeit von Halbleitern
§ 244. Photoleitfähigkeit von Halbleitern
§ 245. Lumineszenz fester Körper
§ 246. Berührung zweier Metalle nach der Bandentheorie
§ 247. Thermoelektrische Erscheinungen und ihre Anwendung
§ 248. Gleichrichtung an einem Metall-Halbleiter-Kontakt
§ 250. Halbleiterdioden und Trioden (Transistoren
Aufgaben

7. Elemente der Physik der Atomkerne und Elementarteilchen.

Kapitel 32

§ 252. Massendefekt und Bindungsenergie, Kerne

§ 253. Spin des Kerns und sein magnetisches Moment

§ 254. Atomstreitkräfte. Kernel-Modelle

§ 255. Radioaktive Strahlung und ihre Arten Verdrängungsregeln

§ 257. Gesetzmäßigkeiten des a-Zerfalls

§ 259. Gammastrahlung und ihre Eigenschaften.

§ 260. Resonanzabsorption von y-Strahlung (Mössbauer-Effekt

§ 261. Methoden zur Beobachtung und Registrierung radioaktiver Strahlung und Teilchen

§ 262. Kernreaktionen und ihre Haupttypen

§ 263. Positron. /> -Zerlegung. Elektronische Erfassung

§ 265. Kernspaltungsreaktion
§ 266. Kettenreaktion der Spaltung
§ 267. Der Begriff der Kernenergie
§ 268. Die Reaktion der Verschmelzung von Atomkernen. Das Problem kontrollierter thermonuklearer Reaktionen
Aufgaben
Kapitel 33
§ 269. Kosmische Strahlung
§ 270. Myonen und ihre Eigenschaften
§ 271. Mesonen und ihre Eigenschaften
§ 272. Arten von Wechselwirkungen von Elementarteilchen
§ 273. Teilchen und Antiteilchen
§ 274. Hyperone. Fremdheit und Parität von Elementarteilchen
§ 275. Klassifikation der Elementarteilchen. Quarks
Aufgaben
Grundgesetze und Formeln
1. Physikalische Grundlagen der Mechanik
2. Grundlagen der Molekularphysik und Thermodynamik
4. Schwingungen und Wellen
5. Optik. Die Quantennatur der Strahlung
6. Elemente der Quantenphysik von Atomen, Molekülen und Festkörpern

7. Elemente der Physik der Atomkerne und Elementarteilchen
Subject Index

5. Aufl., ster. - M.: 2006.- 352 S.

Das Buch präsentiert in kompakter und verständlicher Form den Stoff zu allen Programmteilen der Vorlesung "Physik" - von der Mechanik bis zur Physik der Atomkerne und Elementarteilchen. Für Studenten. Es dient der Wiederholung des behandelten Stoffes und der Prüfungsvorbereitung an Universitäten, Fachschulen, Hochschulen, Schulen, Studienkollegs und Kursen.

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INHALTSVERZEICHNIS
Vorwort 3
Einführung 4
Physikfach 4
Verbindung der Physik mit anderen Wissenschaften 5
1. PHYSIKALISCHE GRUNDLAGEN DER MECHANIK 6
Mechanik und ihre Struktur 6
Kapitel 1. Elemente der Kinematik 7
Modelle in der Mechanik. Kinematische Bewegungsgleichungen eines materiellen Punktes. Trajektorie, Weglänge, Verschiebungsvektor. Geschwindigkeit. Beschleunigung und ihre Komponenten. Winkelgeschwindigkeit. Winkelbeschleunigung.
Kapitel 2 Dynamik eines materiellen Punktes und translatorische Bewegung eines starren Körpers 14
Newtons erstes Gesetz. Gewicht. Stärke. Newtons zweites und drittes Gesetz. Impulserhaltungssatz. Das Bewegungsgesetz des Massenmittelpunktes. Reibungskräfte.
Kapitel 3. Arbeit und Energie 19
Arbeit, Energie, Kraft. Kinetische und potentielle Energie. Beziehung zwischen konservativer Kraft und potentieller Energie. Volle Kraft. Gesetz der Energieeinsparung. Grafische Darstellung von Energie. Absolut belastbarer Schlag. Absolut unelastischer Schlag
Kapitel 4 Festkörpermechanik 26
Trägheitsmoment. Satz von Steiner. Moment der Macht. Kinetische Rotationsenergie. Gleichung der Dynamik der Rotationsbewegung eines starren Körpers. Drehimpuls und das Gesetz seiner Erhaltung. Verformungen eines starren Körpers. Hookesches Gesetz. Zusammenhang zwischen Belastung und Stress.
Kapitel 5 Elemente der Feldtheorie 32
Das Gesetz der universellen Gravitation. Eigenschaften des Gravitationsfeldes. Arbeiten im Gravitationsfeld. Zusammenhang zwischen dem Potential des Gravitationsfeldes und seiner Intensität. Raumgeschwindigkeiten. Trägheitskräfte.
Kapitel 6. Elemente der Strömungsmechanik 36
Druck in Flüssigkeit und Gas. Kontinuitätsgleichung. Bernoulli-Gleichung. Einige Anwendungen der Bernoulli-Gleichung. Viskosität (innere Reibung). Flüssigkeitsströmungsregime.
Kapitel 7. Elemente der speziellen Relativitätstheorie 41
Mechanisches Prinzip der Relativität. Galileische Transformationen. SRT-Postulate. Lorentz-Transformationen. Konsequenzen aus den Lorentz-Transformationen (1). Konsequenzen aus den Lorentz-Transformationen (2). Intervall zwischen Ereignissen. Grundgesetz der relativistischen Dynamik. Energie in der relativistischen Dynamik.
2. GRUNDLAGEN DER MOLEKULARPHYSIK UND THERMODYNAMIK 48
Kapitel 8
Teilgebiete der Physik: Molekularphysik und Thermodynamik. Methode zum Studium der Thermodynamik. Temperaturskalen. Ideales Gas. Gesetze von Boyle-Marie-otga, Avogadro, Dalton. Gesetz von Gay-Lussac. Clapeyron-Mendeleev-Gleichung. Grundgleichung der molekularkinetischen Theorie. Maxwellsches Gesetz über die Verteilung idealer Gasmoleküle über Geschwindigkeiten. barometrische Formel. Boltzmann-Verteilung. Mittlere freie Weglänge der Moleküle. Einige Experimente bestätigen die MKT. Übertragungsphänomene (1). Übertragungsphänomene (2).
Kapitel 9. Grundlagen der Thermodynamik 60
Innere Energie. Anzahl der Freiheitsgrade. Das Gesetz der gleichmäßigen Energieverteilung über die Freiheitsgrade von Molekülen. Erster Hauptsatz der Thermodynamik. Die Arbeit, die ein Gas verrichtet, wenn sich sein Volumen ändert. Wärmekapazität (1). Wärmekapazität (2). Anwendung des ersten Hauptsatzes der Thermodynamik auf Isoprozesse (1). Anwendung des ersten Hauptsatzes der Thermodynamik auf Isoprozesse (2). adiabatischer Prozess. Kreisprozess (Kreislauf). Reversible und irreversible Prozesse. Entropie (1). Entropie (2). Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik. Thermischer Motor. Satz von Karno. Kältemaschine. Carnot-Zyklus.
Kapitel 10 Reale Gase, Flüssigkeiten und Feststoffe 76
Kräfte und potentielle Energie der intermolekularen Wechselwirkung. Van-der-Waals-Gleichung (Zustandsgleichung realer Gase). Van-der-Waals-Isothermen und ihre Analyse (1). Van-der-Waals-Isothermen und ihre Analyse (2). Innere Energie eines realen Gases. Flüssigkeiten und ihre Beschreibung. Oberflächenspannung von Flüssigkeiten. Benetzung. Kapillarphänomene. Feststoffe: kristallin und amorph. Mono- und Polykristalle. Kristallographisches Zeichen von Kristallen. Arten von Kristallen nach physikalischen Eigenschaften. Defekte in Kristallen. Verdampfung, Sublimation, Schmelzen und Kristallisation. Phasenübergänge. Zustandsdiagramm. Dreifacher Punkt. Analyse des experimentellen Zustandsdiagramms.
3. STROM UND ELEKTROMAGNETISMUS 94
Kapitel 11 Elektrostatik 94
Elektrische Ladung und ihre Eigenschaften. Das Gesetz der Ladungserhaltung. Coulomb-Gesetz. Die Intensität des elektrostatischen Feldes. Linien der elektrostatischen Feldstärke. Spannungsvektorfluss. Das Superpositionsprinzip. Dipolfeld. Satz von Gauß für ein elektrostatisches Feld im Vakuum. Anwendung des Satzes von Gauß auf die Berechnung von Feldern im Vakuum (1). Anwendung des Satzes von Gauß auf die Berechnung von Feldern im Vakuum (2). Zirkulation des elektrostatischen Feldstärkevektors. Das Potential des elektrostatischen Feldes. Potenzieller unterschied. Das Superpositionsprinzip. Zusammenhang zwischen Spannung und Potential. Äquipotentialflächen. Berechnung der Potentialdifferenz aus der Feldstärke. Arten von Dielektrika. Polarisation von Dielektrika. Polarisation. Feldstärke in einem Dielektrikum. elektrische Verschiebung. Satz von Gauß für ein Feld in einem Dielektrikum. Bedingungen an der Grenzfläche zwischen zwei dielektrischen Medien. Leiter im elektrostatischen Feld. Elektrische Kapazität. Flacher Kondensator. Anschließen von Kondensatoren an Batterien. Energie eines Ladungssystems und eines einzelnen Leiters. Die Energie eines geladenen Kondensators. Die Energie des elektrostatischen Feldes.
Kapitel 12
Elektrischer Strom, Stärke und Stromdichte. Kräfte Dritter. Elektromotorische Kraft (EMF). Stromspannung. Leiterwiderstand. Ohmsches Gesetz für einen homogenen Abschnitt in einem geschlossenen Stromkreis. Arbeit und Stromstärke. Ohmsches Gesetz für einen inhomogenen Kettenabschnitt (verallgemeinertes Ohmsches Gesetz (GEO)). Kirchhoffsche Regeln für verzweigte Ketten.
Kapitel 13. Elektrische Ströme in Metallen, Vakuum und Gasen 124
Die Natur der Stromträger in Metallen. Klassische Theorie der elektrischen Leitfähigkeit von Metallen (1). Klassische Theorie der elektrischen Leitfähigkeit von Metallen (2). Austrittsarbeit von Elektronen aus Metallen. Emissionsphänomene. Ionisierung von Gasen. Nicht selbsterhaltende Gasentladung. Unabhängige Gasentladung.
Kapitel 14. Magnetfeld 130
Beschreibung des Magnetfeldes. Grundlegende Eigenschaften des Magnetfelds. Linien der magnetischen Induktion. Das Superpositionsprinzip. Biot-Savart-Laplace-Gesetz und seine Anwendung. Amperes Gesetz. Wechselwirkung paralleler Ströme. Magnetische Konstante. Einheiten B und H. Magnetfeld einer bewegten Ladung. Die Wirkung eines Magnetfeldes auf eine bewegte Ladung. Bewegung geladener Teilchen hinein
Magnetfeld. Vektorzirkulationssatz B. Magnetfelder eines Solenoids und eines Toroids. Fluss des magnetischen Induktionsvektors. Satz von Gauß für das Feld B. Arbeiten zur Bewegung eines Leiters und eines stromdurchflossenen Kreises in einem Magnetfeld.
Kapitel 15. Elektromagnetische Induktion 142
Faradays Experimente und Konsequenzen daraus. Faradaysches Gesetz (Gesetz der elektromagnetischen Induktion). Lenzsche Regel. EMK der Induktion in festen Leitern. Drehung des Rahmens in einem Magnetfeld. Wirbelströme. Schleifeninduktivität. Selbstinduktion. Ströme beim Öffnen und Schließen des Stromkreises. Gegenseitige Induktion. Transformer. Die Energie des Magnetfeldes.
Kapitel 16. Magnetische Eigenschaften der Materie 150
Magnetisches Moment der Elektronen. Dia- und Paramagnete. Magnetisierung. Magnetfeld in Materie. Das Gesamtstromgesetz für ein Magnetfeld in einem Stoff (Satz über die Zirkulation des Vektors B). Satz über die Zirkulation des Vektors H. Verhältnisse an der Grenzfläche zwischen zwei Magneten. Ferromagnete und ihre Eigenschaften.
Kapitel 17
Elektrisches Wirbelfeld. Vorstrom (1). Vorstrom (2). Maxwellsche Gleichungen für das elektromagnetische Feld.
4. SCHWINGUNGEN UND WELLEN 160
Kapitel 18. Mechanische und elektromagnetische Schwingungen 160
Schwingungen: frei und harmonisch. Periode und Frequenz der Schwingungen. Verfahren mit rotierendem Amplitudenvektor. Mechanische harmonische Schwingungen. Harmonischer Oszillator. Pendel: Feder und mathematisch. Physikalisches Pendel. Freie Schwingungen in einem idealisierten Schwingkreis. Die Gleichung elektromagnetischer Schwingungen für eine idealisierte Kontur. Addition harmonischer Schwingungen gleicher Richtung und gleicher Frequenz. schlägt. Addition senkrecht aufeinander stehender Schwingungen. Freie gedämpfte Schwingungen und ihre Analyse. Freie gedämpfte Schwingungen eines Federpendels. Abnahme der Dämpfung. Freie gedämpfte Schwingungen in einem elektrischen Schwingkreis. Qualitätsfaktor des schwingungsfähigen Systems. Erzwungene mechanische Schwingungen. Erzwungene elektromagnetische Schwingungen. Wechselstrom. Strom durch den Widerstand. Wechselstrom, der durch einen Induktor L fließt. Wechselstrom, der durch einen Kondensator C fließt. Ein Wechselstromkreis, der einen Widerstand, einen Induktor und einen Kondensator enthält, die in Reihe geschaltet sind. Spannungsresonanz (Serienresonanz). Resonanz von Strömen (Parallelresonanz). Im Wechselstromkreis zugeordnete Leistung.
Kapitel 19 Elastische Wellen 181
Wellenprozess. Längs- und Querwellen. Harmonische Welle und ihre Beschreibung. Wanderwellengleichung. Phasengeschwindigkeit. Wellengleichung. Das Superpositionsprinzip. Gruppengeschwindigkeit. Welleninterferenz. Stehende Wellen. Schallwellen. Dopplereffekt in der Akustik. Empfangen von elektromagnetischen Wellen. Skala elektromagnetischer Wellen. Differentialgleichung
Elektromagnetische Wellen. Konsequenzen der Maxwellschen Theorie. Elektromagnetischer Energieflussdichtevektor (Umov-Poinging-Vektor). Der Impuls des elektromagnetischen Feldes.
5. OPTIK. Quantennatur der Strahlung 194
Kapitel 20. Elemente der geometrischen Optik 194
Grundgesetze der Optik. Volle Reflexion. Linsen, dünne Linsen, ihre Eigenschaften. Formel für dünne Linsen. Die optische Stärke des Objektivs. Konstruktion von Bildern in Linsen. Aberrationen (Fehler) optischer Systeme. Energiegrößen in der Photometrie. Lichtmengen in der Photometrie.
Kapitel 21 Lichtinterferenz 202
Ableitung der Reflexions- und Brechungsgesetze des Lichts auf der Grundlage der Wellentheorie. Kohärenz und Monochromatizität von Lichtwellen. Lichtinterferenz. Einige Methoden zur Beobachtung der Interferenz von Licht. Berechnung des Interferenzmusters aus zwei Quellen. Streifen gleicher Steigung (Störung durch eine planparallele Platte). Streifen gleicher Dicke (Störung durch eine Platte unterschiedlicher Dicke). Newtons Ringe. Einige Interferenzanwendungen (1). Einige Interferenzanwendungen (2).
Kapitel 22 Lichtbeugung 212
Huygens-Fresnel-Prinzip. Fresnel-Zonen-Verfahren (1). Fresnel-Zonen-Verfahren (2). Fresnel-Beugung durch ein kreisförmiges Loch und eine Scheibe. Fraunhofer-Beugung an einem Spalt (1). Fraunhofer-Beugung an einem Spalt (2). Fraunhofer-Beugung an einem Beugungsgitter. Beugung an einem räumlichen Gitter. Rayleigh-Kriterium. Auflösung des Spektralgeräts.
Kapitel 23. Wechselwirkung elektromagnetischer Wellen mit Materie 221
Streuung des Lichts. Unterschiede in den Beugungs- und Prismenspektren. Normale und anomale Streuung. Elementare elektronische Dispersionstheorie. Absorption (Absorption) von Licht. Doppler-Effekt.
Kapitel 24 Polarisation des Lichts 226
Natürliches und polarisiertes Licht. Malus' Gesetz. Lichtdurchgang durch zwei Polarisatoren. Polarisation von Licht bei Reflexion und Brechung an der Grenzfläche zweier Dielektrika. Doppelbrechung. Positive und negative Kristalle. Polarisierende Prismen und Polaroids. Ein Viertelwellenrekord. Analyse von polarisiertem Licht. Künstliche optische Anisotropie. Rotation der Polarisationsebene.
Kapitel 25. Die Quantennatur der Strahlung 236
Wärmestrahlung und ihre Eigenschaften. Gesetze von Kirchhoff, Stefan-Boltzmann, Wien. Rayleigh-Jeans und Planck-Formeln. Aus der Planckschen Formel bestimmte Gesetze der Wärmestrahlung erhalten. Temperaturen: Strahlung, Farbe, Helligkeit. Volt-Ampere-Charakteristik des photoelektrischen Effekts. Gesetze des photoelektrischen Effekts. Einsteins Gleichung. Photonenimpuls. Leichter Druck. Compton-Effekt. Einheit von Korpuskular- und Welleneigenschaften elektromagnetischer Strahlung.
6. ELEMENTE DER QUANTENPHYSIK DER ATOM UND FESTMOLEKULITE 246
Kapitel 26 Bohrs Theorie des Wasserstoffatoms 246
Atommodelle von Thomson und Rutherford. Lineares Spektrum des Wasserstoffatoms. Bohrs Postulate. Experimente von Frank und Hertz. Das Spektrum des Wasserstoffatoms nach Bohr.
Kapitel 27. Elemente der Quantenmechanik 251
Korpuskularwellen-Dualismus der Eigenschaften der Materie. Einige Eigenschaften von de Broglie-Wellen. Unsicherheitsbeziehung. Probabilistischer Ansatz zur Beschreibung von Mikropartikeln. Beschreibung von Mikropartikeln mit der Wellenfunktion. Das Superpositionsprinzip. Allgemeine Schrödinger-Gleichung. Schrödinger-Gleichung für stationäre Zustände. Die Bewegung eines freien Teilchens. Ein Teilchen in einem eindimensionalen rechteckigen „Potentialtopf“ mit unendlich hohen „Wänden“. Potentialbarriere in rechteckiger Form. Durchgang eines Teilchens durch eine Potentialbarriere. Tunneleffekt. Linearer harmonischer Oszillator in der Quantenmechanik.
Kapitel 28. Elemente der modernen Physik der Atome und Moleküle 263
Wasserstoffähnliches Atom in der Quantenmechanik. Quantenzahlen. Das Spektrum des Wasserstoffatoms. ls-Zustand eines Elektrons in einem Wasserstoffatom. Spin eines Elektrons. Spinquantenzahl. Das Prinzip der Ununterscheidbarkeit identischer Teilchen. Fermionen und Bosonen. Pauli-Prinzip. Verteilung der Elektronen in einem Atom nach Zuständen. Kontinuierliches (Bremsstrahlungs-)Röntgenspektrum. Charakteristisches Röntgenspektrum. Moseleys Gesetz. Moleküle: chemische Bindungen, das Konzept der Energieniveaus. Molekülspektren. Absorption. Spontane und erzwungene Emission. Aktive Umgebungen. Arten von Lasern. Das Funktionsprinzip eines Festkörperlasers. Gaslaser. Eigenschaften von Laserstrahlung.
Kapitel 29. Elemente der Festkörperphysik 278
Zonentheorie der Festkörper. Metalle, Dielektrika und Halbleiter zur Zonentheorie. Eigenleitfähigkeit von Halbleitern. Elektronische Verunreinigungsleitfähigkeit (n-Typ-Leitfähigkeit). Donor-Verunreinigungsleitfähigkeit (p-Typ-Leitfähigkeit). Photoleitfähigkeit von Halbleitern. Lumineszenz von Festkörpern. Kontakt von elektronischen und Lochhalbleitern (pn-Übergang). Leitfähigkeit p-und-Junction. Halbleiterdioden. Halbleiter-Trioden (Transistoren).
7. Elemente der Physik des Kerns und der Elementarteilchen 289
Kapitel 30
Atomkerne und ihre Beschreibung. Massendefekt. Die Bindungsenergie des Kerns. Spin des Kerns und sein magnetisches Moment. Nukleare Lecks. Kernel-Modelle. Radioaktive Strahlung und ihre Arten. Gesetz des radioaktiven Zerfalls. Verschiebungsregeln. radioaktive Familien. a-Zersetzung. p-Zerfall. y-Strahlung und ihre Eigenschaften. Geräte zur Registrierung radioaktiver Strahlung und Partikel. Szintillationszähler. Gepulste Ionisationskammer. Gasentladungszähler. Halbleiterzähler. Wilson-Kammer. Diffusions- und Blasenkammern. Nukleare photographische Emulsionen. Kernreaktionen und ihre Klassifizierung. Positron. P + - Zerfall. Elektron-Positron-Paare, ihre Vernichtung. Elektronische Erfassung. Kernreaktionen unter Einwirkung von Neutronen. Kernspaltungsreaktion. Spaltungskettenreaktion. Kernreaktoren. Die Reaktion der Fusion von Atomkernen.
Kapitel 31
Kosmische Strahlung. Myonen und ihre Eigenschaften. Mesonen und ihre Eigenschaften. Arten von Wechselwirkungen von Elementarteilchen. Beschreibung von drei Gruppen von Elementarteilchen. Teilchen und Antiteilchen. Neutrinos und Antineutrinos, ihre Typen. Hyperone. Fremdheit und Parität von Elementarteilchen. Eigenschaften von Leptonen und Hadronen. Klassifizierung von Elementarteilchen. Quarks.
Periodensystem der Elemente von D. I. Mendeleev 322
Grundgesetze und Formeln 324
Index 336