Physik kompakt 2. Bd.2

Inhaltsverzeichnis

I Elektrodynamik.- 1 Gravitationswechselwirkung.- 1.1 Gravitationsgesetz.- 1.2 Gravitationskraft und potentielle Energie.- 1.3 Gravitationspotential und Gravitationsfeldstärke.- 1.4 Ergänzung: Planetenbahnen und Rutherfordstreuung.- 2 Elektrische Wechselwirkung.- 2.1 Elektrische Ladung und Coulombsches Gesetz.- 2.2 Elektrisches Feld, Feldstärke und Potential.- 2.3 Ergänzung: Potential einer Ladungswolke in Multipol-Darstellung.- 2.3.1 Mathematische Grundlagen.- 2.3.2 Wolke aus Punktladungen.- 2.3.3 Ein einfaches Beispiel.- 2.3.4 Kontinuierliche Ladungswolke.- 2.3.5 Axialsymmetrische Ladungswolke.- 2.3.6 Ein Beispiel: Homogen geladenes Rotationsellipsoid.- 2.3.7 Tensoren; Erinnerung an ein bekanntes Beispiel aus der Mechanik.- 2.4 Ergänzung: Wechselwirkung zwischen Dipolen.- 2.4.1 Feld eines elektrischen Dipols.- 2.4.2 Dipolfeld in großer Entfernung (r ? l, Fernfeld).- 2.4.3 Dipol mit dem Moment p im Feld eines Dipols mit dem Moment p0.- 2.5 Quantelung der Ladung, Ladungserhaltung, atomarer Aufbau der Materie.- 3 Magnetische Wechselwirkung.- 3.1 Magnetische Kraftwirkung auf elektrische Ladungen.- 3.2 Ergänzung: Potential für das Magnetfeld.- 3.2.1 Mathematischer Rückblick.- 3.2.2 Rückblick auf die Elektrostatik.- 3.2.3 Magnetisches Feld.- 3.2.4 Allgemeines Beispiel.- 3.2.5 Konkretes Beispiel und lehrreicher Sonderfall.- 3.3 Das Magnetfeld bewegter Ladungen (nicht relativistisch).- 3.4 Magnetische Wechselwirkung zwischen bewegten Ladungen.- 4 Elektrische Leitung.- 4.1 Strom als Ladungstransport; Ohmsches Gesetz; elektrische Leitfähigkeit.- 4.2 Mechanismus der elektrischen Leitung.- 4.3 Elektrische Netzwerke.- 4.4 Ergänzung: Elektrische und magnetische Felder um einen unendlich langen, geraden und stromdurchflossenen Leiter.- 4.4.1 Feld einer Linienladung.- 4.4.2 Feld einer Linienladung aus der Sicht eines bewegten Beobachters.- 4.4.3 Feld eines geraden und stromdurchflossenen (Metall-) Drahtes aus der Sicht eines ruhenden Beobachters.- 4.4.4 Feld eines geraden und stromdurchflossenen Drahtes aus der Sicht eines bewegten Beobachters.- 4.4.5 Kräfte auf eine Ladung.- 5 Materie im statischen elektrischen und magnetischen Feld.- 5.1 Gaußscher Satz des elektrischen Feldes.- 5.2 Materie im elektrischen Feld.- 5.3 Ergänzung: Potential und Feldstärke polarisierter Materie.- 5.3.1 Homogen polarisierte, unendlich ausgedehnte Platte.- 5.3.2 Ursprünglich unpolarisierte, unendlich ausgedehnte Platte im äußeren homogenen Feld.- 5.3.3 Mit einem Dielektrikum ausgefüllter Plattenkondensator.- 5.3.4 Geschichtete, unendlich ausgedehnte Platte im homogenen Feld.- 5.3.5 Homogen polarisierte Kugel.- 5.3.6 Ursprünglich unpolarisierte Kugel im äußeren homogenen Feld.- 5.4 Amperescher Satz des Magnetfeldes.- 5.5 Materie im Magnetfeld.- 5.6 Zusammenfassung der Gesetzmäßigkeiten des statischen elektrischen und magnetischen Feldes.- 6 Zeitabhängige elektromagnetische Felder.- 6.1 Elektromagnetische Induktion, FARADAY-HENRY-Satz.- 6.2 Ampere-Maxwell-Satz.- 6.3 Maxwell-Gleichungen.- 6.4 Ergänzung: Hochfrequente Wechselströme in Drähten.- 6.5 Ergänzung: Selbsterregte Oszillatoren für elektrische Schwingungen.- 7 Anhang: Notizen und simple Beispiele zur Vektoranalysis.- 7.1 Radialkraftfeld.- 7.2 Temperaturverteilung.- 7.3 Druckverteilung.- 7.4 Zentralkraftfeld.- 7.5 Kraftfeld.- 7.6 Rotation eines Vektorfeldes. Einfache Beispiele aus der Mechanik.- 7.7 Zum Begriff der "Divergenz" eines Vektorfeldes.- 7.8 Welche Zentralkraftfelder sind quellenfrei?.- II Elektromagnetische Wellen.- 1 Harmonische Wellen im Raum.- 1.1 Grundlagen und Definitionen.- 1.2 Das HUYGENS'sche Prinzip der Wellenausbreitung.- 1.3 Reflexion und Brechung.- 1.4 Beugung.- 1.4.1 Vorbemerkung.- 1.4.2 Beugung am Spalt.- 1.4.3 Beugung an einer Kreisblende.- 1.5 Interferenz.- 1.5.1 Vorbemerkung.- 1.5.2 Überlagerung zweier Kugelwellen.- 1.5.3 Überlagerung mehrerer ebener Wellen.- 1.5.4 Beugung am Gitter.- 1.6 Ergänzung: Das BABINETsche Theorem bei der Beugung am Gitter.- 1.6.1 Vorbemerkungen zur Beugung an Gittern.- 1.6.2 Gesetzmäßigkeiten der Beugung an Gittern.- 1.6.3 Das BABINETsche Theorem.- 1.6.4 Anwendung auf die Gitterbeugung.- 1.7 Ergänzung: Beugung und Fourier-Transformation.- 1.7.1 Mathematische Vorbemerkungen.- 1.7.2 Ein erstes mathematisches Beispiel.- 1.7.3 Beugung am Spalt.- 1.7.4 Ein zweites mathematische Beispiel.- 1.7.5 Beugung am Gitter.- 1.7.6 Beugung am Sinus-Gitter.- 1.7.7 Beugung am Grau-Keil.- 1.7.8 Ein wichtiger Sonderfall der Fourier-Transformation.- 1.8 Wellenausbreitung in dispersiven Medien.- 1.9 Ergänzung: Zur Dispersion von Wellen.- 1.9.1 Allgemeines.- 1.9.2 Wellenausbreitung ohne Dispersion.- 1.9.3 Wellenausbreitung mit Dispersion an zwei Beispielen mechanischer Wellen.- 2 Elektromagnetische Wellen.- 2.1 Existenz und grundsätzliche Eigenschaften.- 2.2 Energietransport durch elektromagnetische Wellen.- 2.3 Reflexion und Transmission elektromagnetischer Wellen.- 2.4 Elektromagnetische Wellen in homogenen, isotropen, neutralen und leitenden Substanzen.- 2.5 Wechselwirkung elektromagnetischer Wellen mit Metallen.- 2.6 Übertragung von Signalen durch Kabel.- 2.7 Doppler-Effekt und Aberration bei elektromagnetischen Wellen.- 2.8 Entstehung elektromagnetischer Wellen.- 2.8.1 Potentiale zeitabhängiger Raumladungsund Strom-Dichteverteilungen.- 2.8.2 Elektromagnetische Wellen von bewegten Punktladungen.- 2.8.3 Spezialfälle.- 2.8.4 Elektromagnetische Wellen von einem oszillierenden Dipol.- 3 Optik.- 3.1 Einleitung.- 3.2 Geometrische Optik.- 3.2.1 Vorbemerkung.- 3.2.2 Spiegel.- 3.2.3 Brechung an planparallelen Platten.- 3.2.4 Brechung an Prismen.- 3.2.5 Brechung an sphärischen Linsen.- 3.2.6 Ergänzung: Die sphärische Aberration für einen einfachen Fall.- 3.2.7 Optische Instrumente.- 3.3 Interferenzerscheinungen.- 3.3.1 Erzeugung kohärenter Lichtbündel durch Brechung am Fresnelschen Biprisma.- 3.3.2 Erzeugung kohärenter Lichtbündel durch Reflexion (Lloydscher Spiegelversuch).- 3.3.3 Erzeugung kohärenter Lichtbündel durch Reflexion einer planparallelen Platte.- 3.4 Einfluss der Beugung auf das Auflösungsvermögen abbildender optischer Instrumente.- 3.5 Holographie.- 3.6 Polarisationserscheinungen.- 3.6.1 Streuung und Polarisation.- 3.6.2 Anisotropie und Polarisation.- 3.6.3 Optische Aktivität und Polarisation.- 3.6.4 Durchlässigkeit von Polarisatoren und Analysatoren.- Sachwortverzeichnis.