Description
Es gibt in der Bundesrepublik bisher kein Physildehrbuch, das speziell auf die Bedrf nisse von MTA-Schler(innen) zugeschnitten ist. Dieser Zustand ist sowohl fr die Lernenden als auch fr die Lehrkrfte gleichermaen unerfreulich. Dies ist der Grund fr das Entstehen dieses Buches. Es soll den MTA-Schlerinnen und -Schlern er mglichen, sich neben dem Unterricht in einer verstndlichen, ausfhrlichen und ihrem Niveau entsprechenden Darstellung mit der Physik vertraut zu machen. Wir haben auerdem den in Physikbchern bisher nicht blichen Versuch gemacht, neben dem Vorlesungsstoff ein dazu passendes Praktikum darzustellen und zwar mit echten Meergebnissen sowie mit der dazugehrigen Auswertung und der entsprechenden Fehlerrechnung. Wir stellen Ihnen dazu insgesamt 23 Praktikumsversuche vor. Die Messungen sowie Auswertungen des Praktikumteils sind von den Schlerinnen und Schlern der Lette Schule in Berlin unter Aufsicht des Autors durchgefhrt worden. Um den Bedrfnissen besonders derjenigen zu entsprechen, fr die dieses Buch gedacht ist, nmlich der MT A, haben wir zwei Schlerinnen der Lette-Schule als Mitarbeiterinnen gewinnen knnen. Sie haben geholfen, das vorliegende Buch – was Gliederung, Darstellung und Verstndlichkeit angeht – mitzugestaIten. Die beiden haben inzwischen ihr Examen abgelegt. Viele Lehrende sind im MTA-Unterricht hufig nur nebenberuflich ttig. Ihnen soll das vorliegende Buch ein wenig helfen, einen mglichst optimalen Unterricht bieten zu knnen. Vielleicht lt sich in der Bundesrepublik mit Hilfe dieses Buches auf dem Gebiet des Physikunterrichts fr das medizinische Fachpersonal eine gewisse Verein heitlichung erreichen. 1 Grundlagen der Statistik.- 1.1 Statistische Fehler.- 1.2 Systematische Fehler.- 1.3 Mittelwert.- 1.4 Merkmalstrger, Merkmal, Merkmalsausprgung.- 1.5 Grundgesamtheit und Stichprobe.- 1.6 Streumae der Statistik.- 1.6.1 Standardabweichung der Einzelwerte.- 1.6.2 Gau- bzw. Normalverteilung.- 1.6.3 1. Praktikumsaufgabe (Messung der Lnge eines Drahtes).- 1.6.4 Standardabweichung der Mittelwerte.- 1.6.5 Fehlerfortpflanzung.- 1.6.6 Grtfehler.- 1.7 Statistik mit Wertepaaren.- 1.7.1 Geradengleichung.- 1.7.2 Ausgleichsgerade (lineare Regression).- 1.7.2.1 2. Praktikumsaufgabe (Berechnung einer Ausgleichsgeraden bei der Messung an einer Federwaage).- 2 Einheiten der Physik.- 2.1 Historisches.- 2.2 Gesetzliche Einheiten, Basiseinheiten.- 2.2.1 Masse.- 2.2.1.1 Relativistische Masse.- 2.2.1.2 Schwerpunkt.- 2.2.2 Lnge.- 2.2.2.1 Messung von Lngen.- 2.2.2.2 3. Praktikumsaufgabe (Messung des Volumens eines Drahtes).- 2.2.3 Zeit.- 2.2.3.1 Relativistische Zeit.- 2.2.4 Stoffmenge, Atomgewicht, atomare Masseneinheit.- 2.2.5 Temperatur.- 2.2.5.1 Thermometer.- 2.2.6 Stromstrke, Ladung.- 2.2.7 Lichtstrke und andere Gren der Photometrie.- 2.2.7.1 4. Praktikumsaufgabe (Liehtstrkemessungen).- 3 Physik fester Krper.- 3.1 Geschwindigkeit.- 3.1.1 Mittlere Geschwindigkeit.- 3.1.2 Momentangeschwindigkeit.- 3.2 Beschleunigung.- 3.2.1 5. Praktikumsaufgabe (Messung der Erdbeschleunigung mit Hilfe eines Fadenpendels).- 3.3 Kraft.- 3.3.1 Spezielle Krfte.- 3.3.1.1 Kernkrfte.- 3.3.1.2 Elektrische Krfte.- 3.3.1.3 Krfte der schwachen Wechselwirkung.- 3.3.1.4 Gravitationskrfte.- 3.3.2 Hookesches Gesetz.- 3.3.2.1 Federwaage.- 3.4 Impuls.- 3.5 Arbeit, Energie.- 3.5.1 Potentielle Energie.- 3.5.2 Kinetische Energie.- 3.5.3 Energieerhaltungssatz, 1. Hauptsatz der Thermodynamik.- 3.5.4 2. Hauptsatz der Thermodynamik.- 3.5.5 Leistung.- 4 Physik von Gasen und Flssigkeiten.- 4.1 Druck.- 4.2 Bernoullisches Gesetz.- 4.2.1 Statischer Druck.- 4.2.2 Dynamischer Druck.- 4.3 Auftrieb.- 4.4 Dichte und Wichte.- 4.4.1 6. Praktikumsaufgabe (Dichtebestimmung mit einem Pyknometer).- 4.4.2 7. Praktikumsaufgabe (Dichtebestimmung mit Hilfe der Jolly-Waage).- 4.4.3 Arometer.- 4.5 Oberflchenspannung.- 4.5.1 8. Praktikumsaufgabe (Messung der Oberflchenspannung).- 4.6 Yiscositt.- 4.6.1 Stokessche Reibungskraft.- 4.6.2 9. Praktikumsaufgabe (Messung der Viskositt mit Hilfe der Kugelfallmethode).- 4.7 Strmung von Flssigkeiten in einem Rohr.- 4.7.1 Laminare Strmungen.- 4.7.1.1 Kontinuittsbedingung.- 4.7.1.2 Ohmsches Gesetz von Flssigkeitsstrmungen.- 4.7.2 Turbulente Strmungen.- 4.8 Gasgesetze.- 4.8.1 Spezielle Gasgesetze.- 4.8.2 Allgemeines Gasgesetz.- 4.9 Lsungen.- 4.9.1 Kolloidale Lsungen.- 4.9.2 Suspensionen.- 4.9.3 Mischungen.- 4.9.4 Emulsion.- 4.10 Massenwirkungsgesetz.- 4.10.1 Ionenprodukt von Wasser.- 4.10.2 pH-Wert.- 4.11 Diffusion.- 4.12 Osmose.- 4.13 Bindungsarten von Atomen.- 4.13.1 Ionenbindung.- 4.13.2 Kovalente bzw. homopolare Bindung.- 4.13.3 Metallische Bindung.- 5 Wrmelehre.- 5.1 Spezifische Wrmekapazitt.- 5.2 Wrmekapazitt eines Krpers.- 5.2.1 10. Praktikumsaufgabe (Messung der spezifischen Wrmekapazitt eines Metallkrpers).- 5.3 Dampfdruck.- 5.4 Siedepunkt.- 5.5 Schmelzwrme.- 5.6 Verdampfungswrme.- 5.7 Gefrierpunkterniedrigung.- 5.8 Lsungswrme.- 5.9 Kapillareffekt.- 6 Drehbewegungen.- 6.1 Winkelgeschwindigkeit.- 6.1.1 Definition des Winkels.- 6.1.1.1 Winkel in Gradma.- 6.1.1.2 Winkel in Bogenma.- 6.1.2 Zusammenhang zwischen Bahngeschwindigkeit und Winkelgeschwindigkeit.- 6.2 Winkelbeschleunigung.- 6.2.1 Zentrifuge.- 6.3 Drehmoment.- 6.3.1 Mohr-Westphal-Waage.- 6.3.1.1 11. Praktikumsaufgabe (Dichtemessung mit der Mohr-Westphal-Waage).- 6.3.2 Analysenwaage.- 6.3.2.1 Empfindlichkeit einer Analysenwaage.- 6.3.2.2 Auftriebskorrektur.- 6.3.2.3 12. Praktikumsaufgabe (Wgung mit einer Analysenwaage).- 7 Schwingungen und Wellen.- 7.1 Frequenz.- 7.2 Ungedmpfte Schwingung.- 7.3 Gedmpfte Schwingung.- 7.4 Wellen.- 7.4.1 Wellenlnge.- 8 Elektrizittslehre, Gleichstrom.- 8.1 Elektrisches Feld.- 8.1.1 Kraftwirkung auf eine Ladung im elektrischen Feld.- 8.2 Coulomb-Kraft.- 8.3 Strom.- 8.4 Magnetfeld, magnetische Fludichte.- 8.4.1 Hysteresiskurve.- 8.4.2 Magnetfeld eines Magneten.- 8.4.3 Ferromagnetismus.- 8.4.4 Paramagnetismus.- 8.4.5 Diamagnetismus.- 8.5 Elektrische Spannung.- 8.6 Ohmsches Gesetz.- 8.7 Serienkreis.- 8.7.1. Kirchhoffsches Gesetz.- 8.8 Parallelkreis.- 8.8.1 2. Kirchhoffsches Gesetz.- 8.9 Potentiometer (Spannungsteiler).- 8.10 Meinstrumente.- 8.10.1 Amperemeter.- 8.10.1.1 Innenwiderstand eines Amperemeters.- 8.10.2 Voltmeter.- 8.11 13. Praktikumsaufgabe (Widerstandsmessung).- 8.12 14. Praktikumsaufgabe (Widerstandsmessung mit einer Wheatstone-Brcke).- 8.13 Innenwiderstand einer Spannungsquelle, Klemmspannung.- 8.13.1 15. Praktikumsaufgabe (Messung des Innenwiderstands sowie der EMK einer Spannungsquelle).- 8.14 Thermoelement, Thermospannung.- 8.14.1 Peltier-Effekt.- 8.14.2. 16. Praktikumsaufgabe (Messungen mit einem Thermoelement).- 8.15 Elektrische Leistung, Watt.- 8.16 Elektronenvolt.- 9 Elektrizittslehre, Wechselstrom.- 9.1 Prinzipien der Erzeugung von Wechselstrom, Induktion.- 9.2 Technische Erzeugung von Wechselstrom.- 9.3 Transformator.- 9.3.1 17. Praktikumsaufgabe (Messungen mit dem Transformator).- 9.4 Effektivstrom, Effektivspannung.- 9.5 Spule, induktiver Widerstand.- 9.5.1 Serienschaltung von Spulen.- 9.5.2 Parallelschaltung von Spulen.- 9.6 Kondensator.- 9.6.1 Entladung eines Kondensators.- 9.6.2 Widerstand eines Kondensators im Wechselstromkreis.- 9.6.3 Serienschaltung von Kondensatoren.- 9.6.4 Parallelschaltung von Kondensatoren.- 9.7 Schwingkreis.- 10 Elektronik, Halbleiterelemente.- 10.1 Leiter.- 10.2 Isolatoren.- 10.3 Halbleiter.- 10.4 Die pn-Grenzschicht.- 10.5 Halbleiterdiode.- 10.6 Gleichrichterschaltungen.- 10.6.1 Graetz-Schaltung, Sechspuls-, Zwlfpulsgleichrichterschaltung.- 10.7 Transistor.- 10.8 Differenzverstrker.- 10.9 Kathodenstrahloszillograph.- 10.9.1 18. Praktikumsaufgabe (Demonstrationsversuche mit dem Oszillographen).- 11 Optik.- 11.1 Reflexion, Absorption, Streuung.- 11.2 Brechungsindex.- 11.3 Snelliussches Brechungsgesetz.- 11.4 Totalreflexion.- 11.5 Prisma.- 11.6 Linsen.- 11.6.1 Sammellinsen.- 11.6.1.1 Projektionslinse.- 11.6.1.2 Photographische Linse.- 11.6.1.3 Lupe.- 11.6.1.4 Linsengesetz.- 11.6.1.5 19. Praktikumsaufgabe (Bestimmung der Brennweite einer Sammellinse).- 11.6.2 Mikroskop.- 11.6.2.1 Auflsungsvermgen.- 11.6.2.2 Vergrerung.- 11.6.3 Elektronenmikroskop.- 11.6.3.1 Transmissionselektronenmikroskop.- 11.6.3.2 Oberflchenrasterelektronenmikroskop.- 11.6.4 Zerstreuungslinsen.- 11.6.4.1 20. Praktikumsaufgabe (Bestimmung der Brennweite einer Zerstreuungslinse).- 11.6.5 Brechkraft, Dioptrie.- 11.7 Schwchung von Licht in einer Lsung, Extinktion.- 11.7.1 Photometer.- 11.8 Wellenoptik.- 11.8.1 Interferenz.- 11.8.2 Kohrenz.- 11.8.3 Huygenssches Prinzip.- 11.8.4 Beugung am Spalt.- 11.8.5 Beugung am optischen Gitter.- 11.8.6 21. Praktikumsaufgabe (Wellenlngenbestimmung mit Hilfe von Newton-Ringen).- 12 Strahlenphysik.- 12.1 Atome.- 12.1.1 Atomkern.- 12.1.2 Nuklid.- 12.1.3 Isotop.- 12.1.4 Atomhlle.- 12.2 ?-Strahlung.- 12.2.1 ?-Strahlen-Spektrum.- 12.3 ?-Strahlung.- 12.3.1 ??-Strahlung.- 12.3.2 ?+-Strahlung.- 12.3.3 ?-Strahlen-Spektrum.- 12.4 ?-Strahlung.- 12.5 Andere Strahlung.- 12.6 Auger-Elektronen.- 12.7 Innere Konversion.- 12.8 Wechselwirkung zwischen y-Strahlung und Materie.- 12.8.1 Photoeffekt.- 12.8.2 Compton-Effekt.- 12.8.3 Paarbildung.- 12.8.4 Klassische Streuung.- 12.8.5 Kernphotoeffekt.- 12.9 Schwchungsgesetz.- 12.10 Kernspaltung.- 12.11 Radioaktives Zerfallsgesetz, Aktivitt.- 12.11.1 Halbwertszeit.- 12.11.2 Mittlere Lebensdauer.- 12.11.3 Zusammenhang zwischen mittlerer Lebensdauer und Halbwertszeit.- 12.11.4 22. Praktikumsaufgabe (Messung der Halbwertszeiten der beiden Silberisotope 108Ag und 110Ag).- 12.12 Rntgenrhre.- 12.13 Diskrete Rntgenstrahlung.- 12.14 Rntgenbremsstrahlung.- 13 Dosimetrie.- 13.1 Ionendosis.- 13.2 Ionendosisleistung.- 13.3 Energiedosis.- 13.4 Energiedosisleistung.- 13.5 quivalentdosis.- 13.6 Nachweisgerte fr ionisierende Strahlung.- 13.6.1 Ionisationswirkung in Gasen.- 13.6.1.1 Ionisationskammer.- 13.6.1.2 Proportionalkammer.- 13.6.1.3 Geiger-Mller-Zhlrohr.- 13.6.2 Filmdosimeter.- 13.6.3 Thermolumineszenzdosimeter (TLD).- 13.6.4 Halbleiterdosimeter.- 13.6.5 Eisensulfatdosimeter.- 13.7 23. Praktikumsaufgabe (Poisson-Verteilung, Messung der Zerflle eines Radiumprparates).
