· Mechanik der Massenpunkte

Messen und Maßeinheiten

- Messen

- Maßeinheiten

- Maßsysteme und Dimensionen

- Längeneinheit

- Winkelmaße

- Zeitmessung

- Messfehler

Kinematik

- Ortsvektor

- Geschwindigkeit

- Beschleunigung

Dynamik

- Trägheit

- Kraft und Masse

- Maßeinheiten

- Die Newtonschen Axiome

Einfache Bewegungen

- Gleichförmige Bewegung

- Gleichmäßig beschleunigte Bewegung

- Gleichförmige Kreisbewegung

- Harmonische Schwingung

Arbeit, Energie, Impuls, Leistung

- Arbeit

- Kinetische Energie

- Impuls

- Kraftfelder

- Potentielle Energie

- Energiesatz

- Leistung

- Zentralkräfte

- Anwendungen

- Geschoß- und Treibstrahlgeschwindigkeiten

- Raketenphysik

- Propeller- und Düsenantrieb

- Durchschlagskraft von Geschossen

- Potentielle Energie der Schwere

- Schwingungsenergie

- Stoßgesetze

- Energiekrise

- Virialsatz

Bewegung unter Reibungseinfluss

Gravitation

- Gravitationsgesetz

- Gravitationsfeld

- Gezeitenkräfte

- Planetenbahnen

Trägheitskräfte

- Bezugssysteme

- Arten der Kräfte

- Inertialsysteme

Rotierende Bezugssysteme

· Mechanik des starren Körpers

Statik des starren Körpers

- Gleichgewichtsbedingungen - Drehmoment

- Kräftepaare

- Massenmittelpunkt als Schwerpunkt

- Verschiedene Arten des Gleichgewichts

- Standfestigkeit

- Dreharbeit

- Prinzip der virtuellen Arbeit

Bewegung des starren Körpers

- Drehung, Drehgeschwindigkeit, Drehbeschleunigung

- Wirkung von Kräften auf einen freibeweglichen Körper

- Trägheitsmoment

- Bewegungsgleichung des rotierenden Körpers

- Drehpendel

- Auf schiefer Ebene herabrollender Zylinder

- Drehung um freie Achsen

Drehimpuls

- Definition

- Drehimpuls und Drehmoment

- Drehimpulssatz

Kreisel

- Kräftefreier Kreisel - Nutation

- Präzession des Kreisels

Reibung zwischen festen Körpern

- Haftreibung

- Gleitende Reibung

- Rollreibung

· Mechanik deformierbarer Körper

Ruhende Flüssigkeiten und Gase

- Aggregatzustände

- Gestalt von Flüssigkeitsoberflächen

- Druck

- Kolbendruck und hydraulische Presse

- Piezometer zur Messung der Kompressibilität

- Druckarbeit

- Schweredruck

- Hydrostatisches Paradoxon

- Kommunizierende Röhren

- Auftrieb

- Schwimmen

- Zusammenhang zwischen Druck und Volumen bei Gasen (Boyle-Mariotte-Gesetz)

- Atmosphärendruck

- Barometerformel

Oberflächenspannung und Kapillarität

- Spezifische Oberflächenenergie und Oberflächenspannung

- Messung der Oberflächenspannung

- Flüssigkeitsoberflächen als Minimalflächen

- Tröpchengröße

- Überdruck in einer Seifenblase

- Grenzflächenarbeit und Grenzflächenspannung

- Haftspannung und Randwinkel

- Kapillarität

Strömungen

- Beschreibung von Strömungen

- Innere Reibung

- Laminare Strömung

- Reibungskräfte in strömenden Flüssigkeiten

- Druckkraft

- Laminare Strömung zwischen parallelen Platten

- Laminare Strömung durch Rohre

- Laminare Strömung um Kugeln

- Prandtl-Grenzschicht

- Bewegungsgleichung einer Flüssigkeit

- Kriterien für die verschiedenen Strömungstypen

- Strömung idealer Flüssigkeiten (Bernoulli-Gleichung)

- Ausströmen unter Wirkung der Schwerkraft

- Ausströmen unter Wirkung eines Kolbendrucks

- Kavitation

- Gasdynamik

- Strömungswiderstand

- Kugelumströmung

- Profil mit Abreißkante

- Rohrströmung

- Wirbel

- Turbulenz

Deformierbare feste Körper

- Dehnung und Dehnungsmodul - Hooksches Gesetz

- Querkontraktion - Poissonsche Zahl

- Allseitige Kompression - Kompressionsmodul

- Scherung fester Körper - Schubmodul

- Drillung eines Kreiszylinders

- Zusammenhang zwischen den elastischen Konstanten

- Anelastisches Verhalten

- Elastische Energie

- Biegung von Balken

- Härte eines festen Körpers

· Schwingungen und Wellen

Schwingungen

- Gedämpfte und ungedämfte Schwingungen

- Erzwungene Sinusschwingungen

- Überlagerung von Schwingungen

- Gekoppelte Pendel

- Eigenschwingungen deformierbarer Körper

- Zerlegung von Vorgängen in harmonische Teilschwingungen

Eindimensionale (ebene) Wellen

- Definition und Beschreibung

- Eindimensionale Wellengleichung

- Harmonische Wellen

- Energie einer harmonischen elastischen Welle

- Kugel- und Zylinderwellen

- Interferenz zweier harmonischer Wellen

- bei gleicher Frequenz

- bei verschiedener Frequenz

- Stehende Wellen

- Amplituden- und Phasenmodulation

Huygens-Fresnelsches Prinzip

- Beschreibung der Wellenausbreitung durch Elementarwellen

- Reflexionsgesetz

- Brechungsgesetz

- Beugung - Beugungsgitter

- Doppler-Effekt

- Kopfwellen - Mach-Zahl

Schallwellen

- Stehende Schallwellen in Gasen und Flüssigkeiten

- Vor einer reflektierenden Wand

- Kundtsches Rohr

- Quinkesches Resonanzrohr

- Ultraschall-Interferometer

- Optische Wellenlängenmessung von Ultraschallwellen

- Schallgeschwindigkeit

- Berechnung der Schallgeschwindigkeit in Gasen

- Schallschnelle und Druckamplitude

- Intensität oder Schallstärke

- Reflexion von Wellen

- Schallabsorption

- Töne und Klänge

- Lautstärke

- Elastische Wellen großer Amplitude - Stoßwellen

- Ultraschall und Hyperschall

Oberflächenwellen auf Flüssigkeiten

· Thermodynamik

Temperatur und Wärmemenge

- Temperaturbegriff und Thermometer

- Temperaturskalen

- Wärmemenge, spezifische und molare Wärmekapazität

- Thermische Ausdehnung fester und flüssiger Körper

- Wärmeausdehnung von Gasen - absoluter Nullpunkt

- Temperaturabhängigkeit des Druckes von Gasen bei konstantem Volumen

- Gasthermometer

- Zustandsgleichung idealer Gase

Grundzüge der kinetischen Gastheorie

- Grundgleichung der kinetischen Gastheorie

- Energieinhalt der Materie und absolute Temperatur

- Differenz der Molwärmen bei Gasen

- Gleichverteilungssatz (Äquipartitionsgesetz)

- Mittlere freie Weglänge - Wirkungsquerschnitt

- Brownsche Molekularbewegung

- Boltzmann-Verteilung

- Geschwindigkeitsverteilung der Gasmoleküle (Maxwell-Verteilung)

Wärmeübertragung und Diffusion

- Ursache der Wärmeübertragung, Begriffe

- Wärmeleitung

- Gesetze der Wärmeleitung, (Thermischer Leitwert, thermischer Widerstand, Wärmeleitfähigkeit)

- Konvektion, Wärmeübergang, Wärmedurchgang

- Diffusion von Gasen

- Transportphänomene

1. Hauptsatz der Wärmelehre

- Energiesatz - Unmöglichkeit eines Perpetuum mobile 1. Art

- Anwendung des 1. Hauptsatzes auf ideale Gase

- Arbeit bei isothermer Ausdehnung eines idealen Gases

- Carnotscher Kreisprozeß

2. Hauptsatz der Wärmelehre

- Irreversible Prozesse - Unmöglichkeit eines Perpetuum mobile 2. Art

- Unmöglichkeit von Wärmekraftmaschinen mit höherem Nutzeffekt als dem der Carnot-Maschine

- Thermodynamische Temperaturskala

- Entropie und ihre Beziehung zum 2. Hauptsatz

- Entropie als Zustandsgröße

- Entropie eines idealen Gases

- Freie Energie

3. Hauptsatz der Wärmelehre - Helmholtz-Gleichung

Stoffe in verschiedenen Aggregatzuständen

- Koexistenz von Flüssigkeit und Dampf

- Sieden

- Hygrometrie

- Thermodynamik des Verdampfungsvorgangs

- Koexistenz von Festkörper und Flüssigkeit

- Koexistenz dreier Phasen

- Zustandsgleichung realer Gase (van der Waals)

- Joule-Thomson-Effekt - Gasverflüssigung

- Erzeugung tiefster Temperaturen

Lösungen

- Osmotischer Druck - van’t Hoffsches Gesetz

- Dampfdruckerniedrigung

· Elektrizität

Elektrostatik (Kräfte zwischen ruhenden el. Ladungen)

- Elektrische Ladungen

- Coulombs Gesetz

- Elektrisches Feld und el. Feldstärke

- Elektrische Feldlinien

- Elektrostatisches Potential und Potentialdifferenz (el. Spannung)

- Potentialflächen, Niveauflächen, Potentiallinien, Potentialflächen, Äquipotentialflächen

- Praktische Bestimmung von Feldern

- Dipole

- Influenz

- Energie einer Ladungsverteilung

- Energie im el. Feld

- Kapazität

- Kondensatoren

- Parallel- und Serienschaltung von Kondensatoren

- Kirchhoffsche Waage

- Elektrometer

- Schwebekondensator (Millikan-Versuch)

-

- Dielektrika

- Verschiebungsdichte

- Dielektrizitätskonstante

- Mechanismus der dielektrischen Polarisation

- Verschiebungspolarisation

- Orientierungspolarisation

- Energiedichte des elektrischen Feldes im Dielektrikum

- Elektrostriktion

- Polarisation ohne äußere elektrischen Felder - Piezo- und Pyroelektrizität

Gleichströme

- Begriff der Stromstärke

- Meßinstrumente für elektrische Ströme

- Ohmsches Gesetz

- Messung der Spannung eines galvanischen Elements durch Kompensation

- Temperaturabhängigkeit des spezifischen Widerstands

- Einfluß eines Magnetfelds auf den spezifischen Widerstand

- Innere lichtelektrische Wirkung

- Stromdichte

- Ströme in verzweigten Stromkreisen

- Energie und Leistung elektrischer Ströme

Mechanismen der Stromleitung

- Freie Elektronen in Metallen - Strom in Metallen

- Elektrolyse

- Elektrolytische Leitfähigkeit - Äquivalentfähigkeit

- Ionenwolken - elektrochemisches Potential

- Unipolare Ströme in Flüssigkeiten

Galvanische Elemente

- Auflösung von Metallen - Lösungstension

- Galvanische Elemente und Voltasche Spannungsreihe

- Polarisationserscheinungen bei galvanischen Elementen

- Oberflächenspannung und Polarisation

Thermoelektrische Erscheinungen

- Thermoelektrische Spannung

- Peltier-Effekt

· Elektrodynamik

Magnetfeld elektrischer Ströme

- Maxwell-Gleichungen

- Magnetfeld in der Umgebung von Leitern

- Durchflutungsgesetz

- Biot-Savart-Gesetz

- Magnetische Spannung

- Kräfte zwischen Strömen

Elektromagnetische Induktion

- Faradays Induktionsversuche

- Induktionsgesetz (2. Maxwell-Gleichung)

- Zusammenhang zwischen magnetischer Induktion und magnetischer Feldstärke

- Kraftwirkung eines Magnetfelds auf einen stromdurchflossenen leiter

- Drehmoment auf eine Stromschleife

- Strommesser

- Kräfte zwischen parallelen Leitern

- Kraft auf bewegte Ladungen (Lorentz-Kraft)

- Hall-Effekt

- Richtung der induzierten Ströme (Lenzsche Regel)

- Wirbelströme

Selbstinduktion

- Induktivität

- Ein- und Ausschalten von Gleichströmen

- Energie und Energiedichte im Magnetfeld

- Elektromagnetische Definition des Ampere

Magnetostatik

- Magnetisches Moment

- Magnetische Polstärke

- Magnetische Dipole in homogenen und inhomogenen Magnetfeldern

- Elektromagnete

Materie im Magnetfeld

- Magnetisierung - magnetische Suszeptibilität

- Diamagnetismus

- Paramagnetismus

- Ferromagnetismus

- Gyromagnetischer Effekt (Einstein-de Haas-Effekt)

- Struktur der Ferromagnetika

- Ferrimagnetismus - Antiferrimagnetismus

- Para-, Ferro- und Antiferroelektrizität

Wechselströme und Wechselspannungen

- Erzeugung von Wechselströmen

- Effektivwerte von Strom und Spannung

- Wechselstromwiderstände

- Schwingkreise

- Transformatoren

- Tesla-Transformator

- Betatron

- Skineffekt

Elektromagnetische Wellen

- Verschiebungsstrom

- Ebene elektromagnetische Wellen

- Energiedichte und Energieströmung

- Hohlraumoszillator

- Linearer Oszillator

- Austrahlung des linearen Oszillators

- Drahtwellen

- Koaxial- und Hohlleiter

· Freie Elektronen und Ionen

Erzeugung von freien Ladungsträgern

- Glühelektrischer Effekt (Richardson-Effekt)

- Photoeffekt (lichtelektrischer Effekt)

- Feldemission

- Sekundärelektronen

- Entstehung freier Ionen

Bewegung freier Ladungsträger

- Elektronen im homogenen elektrischen Feld

- Elektronen in homogenen Magnetfeldern

- Elektronenstrahloszillograph und Fernsehröhre

- Thomsonscher Parabelversuch - Massenspektroskopie

- Geschwindigkeitsabhängigkeit der Elektronenmasse

- Elektronenröhre - Strom-Spannungs-Kennlinien - Raumladungswirkung

- Elektronenröhren als Verstärker

- Erzeugung ungedämpfter elektrischer Schwingungen mittels Elektronenröhren - Rückkopplung

- Verstärkung und Erzeugung höchstfrequenter Schwingungen

- Leitfähigkeit ionisierter Gase

- Lebensdauer von Ionen in Gasen

- Stromtransport in ionisierten dichten Gasen

Gasentladungen

- Townsend-Theorie

- Einteilung der Gasentladungen

- Aufbau einer Glimmentladung

- Bogen- und Funkenentladung

- Kathodenstrahl- und Kanalstrahlentladung

- Plasmen

· Geometrische Optik

Reflexion und Brechung

- geradlinige Ausbreitung des Lichts

- Reflexionsgesetz - Bilderzeugung mit Spiegeln

- Abbildungsgesetz des Hohlspiegels

- Brechungsgesetz

- fermat-Prinzip

- Totalreflexion

- Eindringen der Lichtwellen in das totalreflektierende medium

- Ablenkung des Lichts durch Prismen - Prismenspektrograph

Linsen und optische Instrumente

- Brechung an Kugelflächen

- Kombination mehrerer brechender Flächen

- Dünne Linsen

- Dicke Linsen

- Linsenfehler

- Abbildungsmaßstab und Vergrößerung

- Lupe - Mikroskop - Fernrohr

- Auge

Lichtgeschwindigkeit

- Astronomische Methode

- Zahnradmethode

- Drehspiegelmethode

- Resonatormethode

Geometrische Elektronenoptik

- Brechungsgestz für Elektronenstrahlen

- Krumme Lichtstrahlen

- Elektrische Elektronenlinsen - Elektronenspiegel

- Lange und kurze magnetische linsen

- Elektronenoptische Geräte

· Wellenoptik

Interferenz des Lichtes

- Kohärente Wellen

- Interferenzen des Lichts von zwei kohärnten Lichtquellen

- Interferenzen an planparallelen Schichten

- Farben dünner Plättchen

- Inteferenzen gleicher Dicke

- Inteferenzen gleicher Neigung

- Interferometer von Michelson

- Stehende lichtwellen

Beugung des Lichtes

- Fresnelsche Beugungserscheinungen

- Beugung am Spalt

- Beugung an kreisförmiger Lochblende

- Auflösungsvermögen optischer Geräte

- Fraunhofer-Beugung am Doppelspalt

- Beugungsgitter

- Spektrales Auflösungsvermögen

- Abbesche Theorie des Auflösungsvermögens des Mikroskops

Polarisation des Lichtes

- Lineare und elliptische Polarisation

- Polarisatoren - Polarisationsapparat

- Polarisation durch Doppelbrechung - Dichroismus

- Polarisation durch Reflexion und Brechung

- Reflexminderung

Interferenz des polarisierten Lichtes

- Interferenzen im parallel linear polarisierten Licht

- Interferenzen im konvergenten polarisierten Licht

- Drehung der Polarisationsebene - optische Aktivität

- Elektrooptischer Effekt (Kerr-Effekt)

Absoption, Dispersion und Streuung des Lichtes

- Absorption

- Dispersion und ihre Deutung aus der frequenzabhängigen Polarisierbarkeit

- Atomistische Deutung der Dispersion

- deutung des Faraday-Effektes

- Warum ist der Himmel blau?

Wellen und Teilchen

- Materiewellen

- Elektronenbeugung

- Elektronenbeugung an Lochblenden

- Unschärferelation

· Strahlungsenergie

Photometrie

- Physikalische Strahlungsfeldgrößen - Photometrische Grundbegriffe

- Lambert-Gesetz

- Methoden zum Vergleich von Beleuchtungsstärken

- Quellen und Messgeräte für Ultrarotstrahlung

- Quellen und Nachweismethoden für Ultraviolett

Strahlung des schwarzen Körpers

- Wärmestrahlung und thermisches Gleichgewicht

- Spezifische Ausstrahlung und Absorptionsgrad

- Schwarze Körper

- Kirchhoffsches Strahlungsgesetz

- Spektrale Energieverteilung der schwarzen Strahlung

- Plancksches Strahlungsgesetz

- Lage des Emissionsmaximums - Wiensches Verschiebungsgesetz

- Gesamtemission des schwarzen Strahlers - Stefan-Boltzmann-Gesetz

- Pyrometrie

- Farbe

· Atom

Photon

- Entdeckung des Photons

- Masse und Impuls der Photonen - Strahlungsdruck

- Stoß von Photonen und Elektronen - Compton-Effekt

- Rückstoß bei der Gamma-Emission - Mößbauer-Effekt

Emission und Absorption von Licht

- Spektren

- Linienverbreiterung

- Fluoreszenz

- Phosphoreszenz

- Versuch von Franck und Hertz

- Energiestufen der Atome

- Anregung und Ionisierung

- Raman-Effekt

- Maser und Laser

Bohrsches Atommodell

- Versagen der klassischen Physik vor dem Atom

- Bohrsche Postulate

- Wasserstoffspektrum

- Wasserstoffatom nach Bohr

- Spektren anderer Atome

- Bohr-Sommerfeldsche Quantenbedingungen

- Korrespondenzprinzip

Molekülspektren

- Energiestufen der Moleküle

- Rotationsbanden

- Rotations-Schwingungs-Spektrum

- Potentialkurve

Röntgenstrahlung

- Erzeugung und Nachweis

- Röntgenbeugung an Kristallen

- Wellenlängenmessung

- Bremsstrahlung und charakteristische Strahlung

- Röntgen-Fluoreszenz

- Röntgenspektrum des Bohr-Atoms

- Röntgenabsorption

- Paarbildung

- Polarisation von Röntgenlicht

Systematik des Atombaus

- Periodensystem der Elemente

- Quantenzahlen

- Bauprinzipien der Elektronenhülle

- Pauli-Prinzip

- Bohr-Sommerfeldsches Bausteinprinzip

- Deutung des Periodensystems

Atome in elektrischen und magnetischen Feldern

- Magnetische und elektrische Eigenschaften der Atome und ihrer Bausteine

- Gyromagnetisches Verhältnis und Larmorpräzession

- Richtungsquantelung

- Stern-Gerlach-Versuch

- Energieniveaus im Magnetfeld

- Spinresonanz

- Messung des Kernspins an freien Atomen

- Kernspinresonanz in kompakter Materie - Kerninduktion

- Elektronenspinresonanz - para- und ferromagnetische Resonanz

- Zeemann-Effekt

- Stark-Effekt

· Kerne und Elementarteilchen

Innerer Aufbau der Atome

- Durchlässigkeit der Atome für Elektronenstrahlen

- Größe der Atomkerne

- Kernbausteine und Kernkräfte

- Isotope und Massenspektroskopie

- Bindungsenergie der Kerne

- Kernmodelle

- Kernspaltung

- Kernfusion

- Kernreaktionen

- Instabile Kerne - Kernisomerie - K-Einfang

- Erforschung des Kerninneren

Radioaktivität

- Spontane Kernumwandlung

- Alpha- und Beta-Strahlung

- Zerfallsgesetz

- Radioaktives Gleichgewicht

- Rückstoß beim radioaktiven Zerfall

- Atomumwandlung durch Alpha-Strahlung

- Statistik der Elementarprozesse

Meßmethoden der Kernphysik

- Durchgang schneller Teilchen durch Materie

- Nachweis schneller Teilchen

- Ionisationskammer

- Nebel- und Blasenkammer

- Funkenkammer

- Zählrohr

- Szintillationszähler

- Tscherenkow-Zähler

- Kernspur-Platten

- Beschleunigungsanlagen

- Zyklotron

- Synchrozyklotron

- Synchroton

- Elektronen-Synchroton

- Linear-Beschleuniger

- Strahlendosis und Strahlenwirkung

Elementarteilchen

- Historischer Überblick

- Wie findet man neue Teilchen

- Myonen und Pionen

- Neutron und Neutrinos

- Wechselwirkungen

- Elektromagnetische Wechselwirkung

- Übersicht über die Teilchen

- Teilchenmultipletts

- Kaonen und Hyperonen

- Symmetrien - Invarianzen - Erhaltungssätze

- Resonen (Resonanzteilchen)

- Supermultipletts und „eightfold way“

- Quarks und Partons

- Magnetische Monopole

Kosmische Strahlung

- Ursprung und Nachweis

- Wechselwirkung mit Materie

- Strahlungsgürtel

· Festkörperphysik

Kristallgitter

- Dichteste Kugelpackungen

- Gittergeometrie

- Kristallstrukturanalyse

- Gitterenergie

- Kristallbindung

- Eis

- Kristallwachstum

Gitterschwingungen

- Spezifische Wärme

- Gitterdynamik

- Optik der Ionenkristalle

- Photonen

- Wärmeleitung in Isolatoren

Metalle

- Klassisches Elektronengas

- Fermi-Gas

- Metalloptik

- Elektrische und Wärmeleitung

- Energiebänder

- Elektronen und Löcher

Halbleiter

- Reine Halbleiter

- Gestörte Halbleiter

- Halbleiter-Elektronik

- Amorphe Halbleiter

Gitterfehler

- Idealkristall und Realkristall

- Thermische Fehlordnung

- Chemische Fehlordnung

- Versetzungen

Makromolekulare Festkörper

- Definition und allgemeine Eigenschaften

- Länge eines linearen Makromoleküls

- Gummielastizität

Supraleitung