Feynman Vorlesungen über Physik
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- Maya Schwarz
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Transkript
1 Feynman Vorlesungen über Physik Band I: Mechanik, Strahlung,Wärme. Definitive Edition von Richard P. Feynman, Robert B. Leighton und Matthew Sands 5., verbesserte Auflage Mit 342 Bildern und 28Tabellen Oldenbourg Verlag München Wien
2 Inhaltsverzeichnis 1 Atome in Bewegung Einleitung Materie ist aus Atomen aufgebaut Atomare Prozesse Chemische Reaktionen 10 2 Grundlagenphysik Einleitung Physik vor Quantenphysik Kerne und Teilchen 24 3 Die Beziehung der Physik zu den anderen Wissenschaften Einführung Chemie Biologie Astronomie Geologie Psychologie Wie ist es so geworden? 42 4 Energieerhaltung Was ist Energie? Potentielle Gravitationsenergie Kinetische Energie Andere Energieformen 53 5 Zeit und Entfernung Bewegung Zeit Kurze Zeiten Lange Zeiten Einheiten und Zeitnormale Große Entfernungen Kurze Entfernungen 68 6 Wahrscheinlichkeit Chance und Möglichkeit Schwankungen Die zufällige Wanderung Eine Wahrscheinlichkeitsverteilung Das Unbestimmtheitsprinzip 84
3 XXIV Inhaltsverzeichnis 7 Die Gravitationstheorie Planetenbewegungen Die Keplerschen Gesetze Die Entwicklung der Dynamik Newtons Gravitationsgesetz Universale Gravitation Cavendishs Experiment Was ist Gravitation? Gravitation und Relativität Bewegung Beschreibung von Bewegung Geschwindigkeit Geschwindigkeit als eine Ableitung Entfernung als ein Integral Beschleunigung Die Newtonschen Gesetze der Dynamik Impuls und Kraft Schnelligkeit und Geschwindigkeit Komponenten von Geschwindigkeit, Beschleunigung und Kraft Was ist Kraft? Die Bedeutung der dynamischen Gleichungen Numerische Lösungen der Gleichungen Planetenbewegungen Die Impulserhaltung Das Dritte Newtonsche Gesetz Die Impulserhaltung Der Impuls bleibt erhalten! Impuls und Energie Relativistischer Impuls Vektoren Symmetrie in der Physik Translationen Drehungen Vektoren Vektoralgebra Die Newtonschen Gesetze in Vektorschreibweise Das Skalarprodukt von Vektoren Eigenschaften der Kraft Was ist eine Kraft? Reibung Molekulare Kräfte Elementarkräfte. Felder Scheinkräfte Kernkräfte 179
4 Inhaltsverzeichnis XXV 13 Arbeit und potentielle Energie (A) Die Energie eines fallenden Körpers Durch Gravitation geleistete Arbeit Summierung der Energie Das Gravitationsfeld großer Objekte Arbeit und potentielle Energie (Ende) Arbeit Zwangsbewegung Konservative Kräfte Nichtkonservative Kräfte Potentiale und Felder Die spezielle Relativitätstheorie Das Relativitätsprinzip Die Lorentz-Transformation Das Michelson-Morley-Experiment Die Transformation der Zeit Die Lorentz-Kontraktion Gleichzeitigkeit Vierervektoren Relativistische Dynamik Äquivalenz von Masse und Energie Relativistische Energie und Impuls Die Relativität und die Philosophen Das Zwillingsparadoxon Die Transformation von Geschwindigkeiten Die relativistische Masse Die relativistische Energie Raum-Zeit Die Geometrie von Raum-Zeit Raum-Zeit-Intervalle Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft Mehr über Vierervektoren Vierervektor-Algebra Drehung in zwei Dimensionen Der Massenmittelpunkt Die Drehung eines starren Körpers Der Drehimpuls Die Erhaltung des Drehimpulses Massenmittelpunkt; Trägheitsgesetz Eigenschaften des Massenmittelpunktes Bestimmung des Massenmittelpunktes Bestimmung des Trägheitsmomentes Kinetische Energie der Drehbewegung 272
5 XXVI Inhaltsverzeichnis 20 Drehbewegung im Raum Drehmomente in drei Dimensionen Die Gleichungen der Drehbewegung bei Anwendung des Vektorproduktes Der Kreisel Der Drehimpuls eines festen Körpers Der harmonische Oszillator Lineare Differentialgleichungen Der harmonische Oszillator Harmonische Bewegung und Kreisbewegung Anfangsbedingungen Erzwungene Schwingungen Algebra Addition und Multiplikation Die inversen Operationen Abstraktion und Verallgemeinerung Die Approximation von Irrationalzahlen Komplexe Zahlen Imaginäre Exponenten Resonanz Komplexe Zahlen und harmonische Bewegung Der erzwungene Oszillator mit Dämpfung Elektrische Resonanz Resonanz in der Natur Einschwingvorgänge Die Energie eines Oszillators Gedämpfte Schwingungen Elektrische Einschwingvorgänge Lineare Systeme und Übersicht Lineare Differentialgleichungen Superposition von Lösungen Schwingungen in linearen Systemen Analogien in der Physik Serien- und Parallelimpedanzen Optik: Das Prinzip der kürzesten Zeit Licht Reflexion und Brechung Das Fermatsche Prinzip der kürzesten Zeit Anwendungen des Fermatschen Prinzips Eine genauere Formulierung des Fermatschen Prinzips Wie es passiert Geometrische Optik Einleitung Die Brennweite einer sphärischen Fläche Die Brennweite einer Linse Vergrößerung 374
6 Inhaltsverzeichnis XXVII 27.5 Linsensysteme Aberrationen Auflösungsvermögen Elektromagnetische Strahlung Elektromagnetismus Strahlung Der Dipol-Strahler Interferenz Interferenz Elektromagnetische Wellen Strahlungsenergie Sinusförmige Wellen Zwei Dipol-Strahler Die Mathematik der Interferenz Beugung Die resultierende Amplitude n gleicher Oszillatoren Das Beugungsgitter Das Auflösungsvermögen eines Gitters Die Parabolantenne Farbige Schichten; Kristalle Beugung an undurchsichtigen Schinnen Das Feld einer Ebene aus schwingenden Ladungen Der Ursprung des Brechungsindex Der Brechungsindex Das vom Material erzeugte Feld Dispersion Absorption Die von einer elektrischen Welle transportierte Energie Beugung des Lichts durch einen Schirm Strahlungsdämpfung. Lichtstreuung Strahlungswiderstand Die Geschwindigkeit der Strahlungsenergie Strahlungsdämpfung Unabhängige Quellen Lichtstreuung Polarisation Der elektrische Vektor des Lichts Polarisation des gestreuten Lichts Doppelbrechung Polarisatoren Optische Aktivität Die Intensität des reflektierten Lichts Anomale Brechung 462
7 XXVIII Inhaltsverze ichn is 34 Relativistische Strahlungseffekte Bewegte Quellen Das Auffinden der scheinbaren" Bewegung Synchrotronstrahlung Kosmische Synchrotronstrahlung Bremsstrahlung Der Dopplereffekt co, k Vierer-Vektor Aberration Der Impuls des Lichts Farbensehen Das menschliche Auge Farbe hängt von der Intensität ab Messung der Farbempfindlichkeit Das Farbdiagramm Der Mechanismus des Farbensehens Physiochemie des Farbensehens Mechanismus des Sehens Die Farbempfindung Die Physiologie des Auges Die Stäbchenzellen Das Facetten-(Insekten-)Auge Andere Augen Neurologie des Sehens Quantenverhalten Atommechanik Ein Experiment mit Kugeln Ein Experiment mit Wellen Ein Experiment mit Elektronen Die Interferenz von Elektronenwellen Beobachtung der Elektronen Grundprinzipien der Quantenmechanik Das Unbestimmtheitsprinzip Die Beziehung zwischen dem Wellen- und Teilchenbild Wahrscheinlichkeitsamplituden Messung von Ort und Impuls Beugung an Kristallen Die Größe eines Atoms Energieniveaus Philosophische Konsequenzen Die kinetische Gastheorie Eigenschaften der Materie Der Druck eines Gases Kompressibilität der Strahlung Temperatur und kinetische Energie Das Gesetz des idealen Gases 562
8 Inhaltsverzeichnis XXIX 40 Die Prinzipien der statistischen Mechanik Die exponentielle Atmosphäre Das Boltzmannsche Gesetz Verdampfung einer Flüssigkeit Die Verteilung der Molekülgeschwindigkeiten Die spezifischen Wärmen von Gasen Das Versagen der klassischen Physik Die Brownsche Bewegung Gleichverteilung der Energie Thermisches Strahlungsgleichgewicht Gleichverteilung und der Quantenoszillator Der statistische Weg Anwendungen der kinetischen Theorie Verdampfung Glühemission Thermische Ionisation Chemische Kinetik Die Einsteinschen Strahlungsgesetze Diffusion Kollisionen zwischen Molekülen Die mittlere freie Weglänge Die Driftgeschwindigkeit Ionenleitfähigkeit Molekulardiffusion Thermische Leitfähigkeit Die Gesetze der Thermodynamik Wärmemaschinen; der erste Hauptsatz Der zweite Hauptsatz Reversible Maschinen Der Wirkungsgrad einer idealen Maschine Die thermodynamische Temperatur Entropie Erläuterungen zur Thermodynamik Innere Energie Anwendungen Die Clausius-Clapeyronsche Gleichung Knarre und Sperrhaken Wie eine Knarre arbeitet Die Knarre als Maschine Reversibilität in der Mechanik Irreversibilität Ordnung und Entropie 672
9 XXX Inhaltsverzeichnis 47 Schall. Die Wellengleichung Wellen Die Schallausbreitung Die Wellengleichung Lösungen der Wellengleichung Die Schallgeschwindigkeit Schwebungen Die Addition zweier Wellen Schwebungstöne und Modulation Seitenbänder Lokalisierte Wellenzüge Wahrscheinlichkeitsamplituden für Teilchen Wellen in drei Dimensionen Normalschwingungen Schwingungsformen Die Reflexion von Wellen Begrenzte Wellen mit Eigenfrequenzen Schwingungstypen in zwei Dimensionen Gekoppelte Pendel Lineare Systeme Oberschwingungen Musikalische Töne Die Fourierreihe Qualität und Konsonanz Die Fourierkoeffizienten Das Energietheorem Nichtlineare Effekte Wellen Bugwellen Schockwellen Wellen in Festkörpern Oberflächenwellen Die Symmetrie in physikalischen Gesetzen Symmetrieoperationen Symmetrie in Raum und Zeit Symmetrie und Erhaltungssätze Spiegelungen Polare und axiale Vektoren Welche Hand ist rechts? Die Parität bleibt nicht erhalten! Antimaterie Symmetrieverletzungen 760 Index 763
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