Wenn wir doch einmal ehrlich sind, ist alles Physik und natürlich müssen sich auch Ingenieure damit beschäftigen: Leichter wird dies durch diese Erkenntnis noch lange nicht, aber dieses Buch wird Ihnen helfen. Professor Christian Thomsen erklärt Ihnen hier, was Sie über Mechanik, Thermodynamik, Elektrizität, Optik, Atom-, Kern- und Festkörperphysik wissen sollten, um im Studium zu bestehen. Schritt für Schritt bringt er Ihnen diese Themen so näher, dass Sie schon bald mit der Physik auf gutem Fuß stehen werden.

Uber den Autor 9 Danksagung 9 Einleitung 21 Uber dieses Buch 21 Konventionen in diesem Buch 21 Torichte Annahmen uber die Leser 21 Wie dieses Buch aufgebaut ist 21 Teil I: Mechanik 22 Teil II: Thermodynamik 22 Teil III: Elektrizitatslehre und Magnetismus 22 Teil IV: Optik 22 Teil V: Atomphysik 22 Teil VI: Kernphysik 23 Teil VII: Festkorperphysik 23 Teil VIII: Der Top-Ten-Teil 23 Anhang 23 Symbole, die in diesem Buch verwendet werden 23 Wie es weitergeht 24 Teil I Mechanik 25 Kapitel 1 Mathematische Buddelkiste 27 Physikalische Grossen und Einheiten 27 Welche Einheit hat die Grosse 28 Rechnen mit Skalaren 29 Mit Vektoren rechnen 30 Addition von Vektoren 31 Zerlegung von Vektoren 32 Lange eines Vektors 33 Skalarprodukt von Vektoren 33 Vektorprodukt von Vektoren 35 Trigonometrische Funktionen 37 Komplexe Zahlen 39 Differentiation 42 Integration 45 Einige theoretische Betrachtungen 45 Praktisches Integrieren 48 Reihenentwicklungen 50 Kapitel 2 Krafte schaffen Bewegung 53 Bewegungen - gerade und im Kreis 53 Wie schnell darf es sein? 53 Alles dreht sich im Kreis 55 Vektoren konnen Kreisbewegungen beschreiben 57 Bewegung im Schwerefeld 58 Newton und Kepler waren genial 61 Das newtonsche Gravitationsgesetz 61 Keplers Gesetze 63 Krafte und Axiome bestimmen die Mechanik 65 Erstes newtonsche Axiom 65 Zweites newtonsches Axiom 66 Der Drehimpuls 68 Drittes newtonsches Axiom 72 Kapitel 3 Arbeit und Energie 75 Arbeit mussen alle leisten 75 Leistung ist Arbeit pro Zeit 80 Energie geht uns alle an 80 Potenzielle Energie 80 Kinetische Energie 81 Rotationsenergie 81 Energie einer gespannten Feder 82 Kapitel 4 Erhaltungssatze und ihre Folgen 85 Energieerhaltung... 85 ...und Impulserhaltung... 87 Elastischer Stoss 87 Inelastischer Stoss 88 Managerpendel 88 Stossprobleme in einer Ebene 89 ...und Drehimpulserhaltung auch 92 Kapitel 5 Alles schwingt 95 Ungedampfte Schwingungen 95 Pendel als Prototyp fur Schwingungen 95 Anfangsbedingungen sind manchmal muhsam 102 Wenn das Pendel mal weit ausschlagt 104 Gedampfte Schwingung berechnen 105 Schwingungen konnen auch erzwungen werden 109 Kapitel 6 Wellen schlagen 115 Die Wellengleichung macht's 115 Wellen machen sich breit 117 Wenn Wellen sich uberlagern 122 Konstruktiv oder destruktiv 122 Stehende Wellen 123 Wellen reisen in Gruppen 124 Fourier 126 Kapitel 7 Alles ist relativ... 129 Transformationen machen fit 129 Schneller geht's nicht 131 Gleichzeitigkeit geht verloren 133 Lange, Geschwindigkeit, Masse und Energie 135 Langen verkurzen sich 135 Geschwindigkeiten addieren sich seltsam 135 Massen nehmen zu 136 Teil II Thermodynamik 139 Kapitel 8 Temperatur: warm und kalt 141 Celsius, Fahrenheit und Kelvin 141 Das ideale Gas 143 Die Freiheit eines Molekuls 145 Ein, zwei, ..., ganz viele Teilchen 145 Druck, Volumen und Temperatur halten zusammen 147 Jeder mit seiner Geschwindigkeit 149 Reale Gase: so sieht die Wirklichkeit aus 151 Kapitel 9 Zustande andern sich 155 ... in idealen Gasen... 155 Temperaturveranderungen 155 Isochoren: gleiche Volumina - keine Arbeit 156 Isothermen: die Temperatur verandert sich nicht 157 Adiabatische Prozesse 159 Isobarer Prozess: der Druck bleibt konstant 160 ...und in realen Gasen 161 Warmekapazitat: je kleiner desto warmer 162 Kapitel 10 Unordnung nimmt von selber zu 167 Entropie als thermodynamische Grosse 167 Entropie als statistische Grosse 171 Mit Enthalpie Gase verschieben 173 Kapitel 11 Aus Warme Kraft erzeugen 177 Der Otto-Motor lauft rund 177 Der Carnot-Prozess ist optimal 179 Der Stirling-Motor ohne interne Verbrennung 186 Kapitel 12 Flussigkeiten in Bewegung 191 Druckveranderung durch Schwerkraft 191 Statische Flussigkeiten 191 Schweredruck in Gasen 194 Sich gemeinsam fortbewegen: Viskositat und Stromungen 195 Brownsche Bewegung in Flussigkeiten 195 Stromende Flussigkeiten 198 Stromungen mit Reibung 200 Stromungen mit hoherer Geschwindigkeit 206 Teil III Elektrizitatslehre und Magnetismus 209 Kapitel 13 Ladungen ohne Bewegung 211 Coulombgesetz 211 Elektrische Felder 215 Elektrischer Fluss 219 Elektrische Felder in Materie 222 Mit Spannung zur Spannung 225 Kondensator 226 Kapitel 14 Elektrische Strome 233 Strome: panta rhei (Alles fliesst) 233 Kirchhoffsche Gesetze 237 Auf- und Entladen von Kondensatoren 242 Kapitel 15 Magnetfelder und Strome 247 Magnetfelder 247 ...im Vakuum... 247 ...und in Materie 249 Strome erzeugen Magnetfelder 251 Amperesches Durchflutungsgesetz 253 Krafte zwischen Stromen 255 Leiterschaukel 255 Biot-Savartsches Gesetz 256 Magnetfelder erzeugen Strome 257 Wechselspannung und Wechselstrome 260 Ohmsches Gesetz bei Wechselspannungen 261 Der LC-Schwingkreis 263 Kapitel 16 Elektromagnetismus 267 Elektrische und magnetische Felder 267 Ein Transformator fur Wechselspannungen 269 Generatoren erzeugen Strom 270 Elektromagnetische Felder im Wechselspiel 272 Maxwells geniale Gleichungen 276 Teil IV Optik 279 Kapitel 17 Licht verbiegen 281 Licht - Welle oder Teilchen? 281 Licht als Welle 282 Licht und Medien 285 Reflexion 285 Snelliussches Brechungsgesetz 287 Totalreflexion 291 Farbzerlegung mithilfe des Prismas 292 Linsen und Abbildungen 293 Listingsche Strahlenkonstruktion 296 Kapitel 18 Raffinierte Linsen 301 Aus der Ferne heranholen 301 Winziges ganz gross machen 302 Ganz Winziges ganz gross machen 303 Kapitel 19 Licht spaltet sich auf 307 Beugung am Spalt 307 Interferenz am Doppelspalt 310 Optische Gitter zur Analyse 312 Teil V Atomphysik 315 Kapitel 20 Die Welt der Atome 317 Streuversuche an Atomen 317 Die Entdeckung des Photons 319 Diskrete Strahlung 324 Compton-Effekt 327 Kapitel 21 Kern und Kugeln 331 Bohrsches Atommodell 331 Elektronen treffen auf Atome 334 Kapitel 22 Atome im wirklichen Leben 337 Energiesparlampen 337 Wie viel Uhr ist es, bitte? 339 Die Grundlage des Laserschwerts 340 Mit Rontgenstrahlen durchsehen 343 Klein aber fein: die Mikrosonde 345 Kapitel 23 Quantenmechanik 347 Und wieder die Frage: Welle oder Teilchen? 347 Wellenpakete und Unscharferelation 349 Schrodingergleichung: die Konigsklasse 353 Elektronen im Wasserstoffatom 358 Die Bedeutung der Quantenzahlen l und ml 364 Pauli-Prinzip und Periodensystem 365 Stern-Gerlach-Experiment 367 Teil VI Kernphysik 369 Kapitel 24 Kerne: kleiner als Atome 371 Kernform 371 Sie bauen sich Atomkerne 375 Wieso halt ein Kern zusammen? 376 Ein Kern wiegt zu wenig 379 Kapitel 25 Plotzlich ist der Kern weg 383 Der Kern spuckt ein grosses Teilchen aus 383 Zwei kleine Teilchen entfliehen dem Kern 385 Kerne entsenden Photonen 388 Energie von Alpha-, Beta- oder Gamma-Strahlen 388 Countdown zum Zerfall 389 Kernspaltung und Kernfusion - jetzt wird es heiss 392 Kapitel 26 Anwendungen der Kerne 395 Energieerzeugung mit Kernen 395 Kernspaltung oder "leichter-werdende" Kerne 395 Kernfusion oder "schwerer-werdende" Kerne 397 Strahlungseinheiten 398 Wirkung der Kernstrahlung 399 Zerfalle zahlen 400 Teil VII Festkorperphysik 403 Kapitel 27 Atome in Festkorpern 405 Alles hat seine Ordnung 405 Ungeordnete Festkorper 407 Einkristalle und Einheitszellen 407 Basis mit nur einem Atom 411 Basis mit mehr als einem Atom 413 Strukturbestimmung mit Rontgenstrahlung 414 Konstruktive Interferenzen mit der Bragg-Bedingung 416 Auswahlregeln bei der Rontgenstreuung 417 Kapitel 28 Das Gitter bewegt sich 421 Reziproker Raum - eine geniale Erfindung 421 Lineare Kette mit einem Atom in der Basis 423 Lineare Kette mit zwei Atomen in der Basis 426 Ein wirklicher Kristall 430 Kapitel 29 Elektronen im Festkorper 433 So tun als ob es nur Elektronen gabe 433 Jedes Elektron hat einen Zustand fur sich 435 Gefangene Elektronen 439 Elektronen spuren die Atome 440 Elektronen bewegen sich 443 Kapitel 30 Halbleiter sind keine halben Leiter 451 Locher: das Gegenteil von Elektronen 451 Direkt oder indirekt 452 Zu Gast beim Halbleiter 454 Dotierte Halbleiter werden aufgewarmt 458 Alle wollen mobil sein 463 Der p-n-Ubergang 464 In einfachem Kontakt 464 Mit Spannung wird's spannend 466 Kapitel 31 p-n-Ubergang in der Praxis 471 Diode - Einbahnstrasse fur Strome 471 Sonnenlicht in Strom verwandeln 473 Transistor: elektronischer Schalter fur Strome 476 Eine "umgekehrte" Solarzelle 479 Koharentes Licht aus Dioden: Halbleiterlaser 480 Teil VIII Der Top-Ten-Teil 483 Kapitel 32 Zehn Ratschlage, um Spass an der Physik zu haben 485 Studieren geht uber Probieren 485 Nur das Experiment zahlt 485 Selber experimentieren 485 Applets: mit dem Internet arbeiten 485 Experimentieren von zuhause aus 485 Einblick in die theoretische Physik 486 Bucherwurmer 486 Physik vertiefen 486 In andere Dimensionen gehen 486 Fur den Kaminsessel 487 Spickzettel 489 Stichwortverzeichnis 491