Overview

Die neu gestaltete gymnasiale Oberstufe hat dazu gefUhrt, daB die Studien- anfanger des Faches Biologie sehr unterschiedliche Voraussetzungen fUr den Unterricht in Physik als Hilfswissenschaft mitbringen. Andererseits sind die Anforderungen der biologischen Ausbildung und Berufspraxis an die naturwis- senschaftlichen Nachbardisziplinen angestiegen. Wir muBten aber - nach mehr- jahrigen Erfahrungen in der Physikausbildung von Biologiestudenten - fest- stellen, daB das Festhalten am fUr Physikstudenten Ublichen Fachkanon fUr die meisten Biolpgiestudenten zu einer nur ungern angenommenen Pflichtver- anstaltung fUhrt. Wir haben deshalb ein anderes Konzept erprobt., das zu dem vorliegenden Buch gefUhrt hat. BezUglich der Stoffauswahl sind wir davon ausgegangen, daB es fUr den Biologiestudenten ein spezifisches Interesse an der Physik gibt, das weder durch eine ""Physik fUr Naturwissenschaftler"", die so unterschiedlichen An- forderungen wie fUr die Chemiker- und fUr die Medizinerausbildung gerecht werden will, noch durch eine Physik fUr Mediziner voll erfUllt wird. 1m Supermarkt des physikalischen Facherkatalogs fUr die arztliche VorprUfung wird eher ein Kaleidoskop der Physik feilgeboten, als zum selbstandigen Eindringen in relevante Teilgebiete der Physik angeregt. GegenUber dem Che- miker benotigt der Biologe sehr viel weniger Atom-, MolekUl- und Quanten- physik, dagegen mehr aktualisierte ""klassische Physik"" sowohl im Hinblick auf seine Arbeitsmethoden als auch fUr seine Hypothesen und die Interpreta- tionen seiner Arbeitsergebnisse.

Full Product Details

Author:   H. Diehl ,  H. Ihlefeld ,  H. Schwegler
Publisher:   Springer-Verlag Berlin and Heidelberg GmbH & Co. KG
Imprint:   Springer-Verlag Berlin and Heidelberg GmbH & Co. K
Dimensions:   Width: 17.00cm , Height: 2.50cm , Length: 24.40cm
Weight:   0.900kg
ISBN:  

9783540104209

ISBN 10:   3540104208
Pages:   459
Publication Date:   01 March 1981
Audience:   Professional and scholarly ,  Professional & Vocational
Format:   Paperback
Publisher's Status:   Active
Availability:   Out of stock  
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Language:   German

Table of Contents

1. Optik.- 1.1 Grundgesetze der Strahlenoptik.- 1.1.1 Lichtstrahlen.- 1.1.2 Reflexion von Lichtstrahlen.- 1.1.3 Brechung von Lichtstrahlen.- 1.1.4 Optische Abbildung mit idealen Linsen.- 1.1.5 Dicke Linsen und Objektive.- 1.1.6 Zusammenfassung.- 1.1.7 Aufgaben.- 1.2 Die Kamera und das Auge.- 1.2.1 Die fotografische Kamera.- 1.2.2 Das Wirbeltierauge.- 1.2.3 Der Sehwinkel.- 1.2.4 Aufgaben.- 1.3 Das Mikroskop.- 1.3.1 Die Lupe.- 1.3.2 Das Mikroskop.- 1.3.3 Zusammenfassung.- 1.3.4 Aufgaben.- 1.4 Exkurs: Schwingungen und Wellen.- 1.4.1 Wellenerscheinungen beim Licht.- 1.4.2 Schwingungen.- 1.4.3 Wellen.- 1.4.4 Zusammenfassung.- 1.4.5 Aufgaben.- 1.5 Licht als Welle.- 1.5.1 Spektralfarben.- 1.5.2 Beugung an Blenden und Gittern.- 1.5.3 Aufloesungsvermoegen des Mikroskops.- 1.5.4 Phasenkontrastverfahren und Interferenzmikroskop.- 1.5.5 Zusammenfassung.- 1.5.6 Aufgaben.- 1.6 Licht als elektromagnetische Welle.- 1.6.1 Elektromagnetische Wellen.- 1.6.2 Polarisation.- 1.6.3 Ausblick.- 1.6.4 Aufgabe.- 2. Elektrische Gerate und Schaltungen.- 2.1 Die Grundphanomene der Elektrizitat.- 2.1.1 Ladung.- 2.1.2 Der elektrische Strom.- 2.1.3 Die elektrische Spannung.- 2.1.4 Zusammenfassung.- 2.1.5 Aufgaben.- 2.2 Weitere elektrische Groessen.- 2.2.1 Der elektrische Widerstand.- 2.2.2 Arbeit. Energie.- 2.2.3 Die elektrische Leistung.- 2.2.4 Zusammenfassung.- 2.2.5 Aufgaben.- 2.3 Gleichstrom und Wechselstrom.- 2.3.1 Zeitabhangigkeit.- 2.3.2 Mittelwerte.- 2.3.3 Effektivwerte.- 2.3.4 Messverfahren.- 2.3.5 Biologische Wirkungen.- 2.3.6 Schutzkontakt-Systeme.- 2.3.7 Zusammenfassung.- 2.3.8 Aufgaben.- 2.4 Elektrische Bauelemente.- 2.4.1 Widerstand.- 2.4.2 Kondensator.- 2.4.3 Spule und Transformator.- 2.4.4 Zusammenfassung.- 2.4.5 Aufgaben.- 2.5 Elektrische Schaltungen.- 2.5.1 Stromteilung. Spannungsteilung.- 2.5.2 Messschaltungen fur Stroeme und Spannungen.- 2.5.3 Zusammenfassung.- 2.5.4 Aufgaben.- 2.6 Elektrische Operationseinheiten.- 2.6.1 Stromquellen.- 2.6.2 Gleichrichter.- 2.6.3 Verstarker.- 2.6.4 Messwandler.- 2.6.5 Registriergerate.- 2.6.6 Zusammenfassung.- 2.6.7 Aufgaben.- 2.7 Optoelektronik.- 2.7.1 Fotozellen, Sekundarelektronenvervielfacher.- 2.7.2 Fotoleiter.- 2.7.3 Fotospannungseffekt.- 2.7.4 Aufgaben.- 2.8 Ausblick.- 3. Bewegung von Teilchen in Feldern.- 3.1 Grundbegriffe der Mechanik.- 3.1.1 Kinematik.- 3.1.2 Grundgesetz der Dynamik.- 3.1.3 Homogene Kraftfelder.- 3.1.4 Zusammenfassung.- 3.1.5 Aufgaben.- 3.2 Elektrisches und magnetisches Feld.- 3.2.1 Kraftwirkung des elektrischen Feldes.- 3.2.2 Kraftwirkung des magnetischen Feldes.- 3.2.3 Ladungen als Quellen eines elektrostatischen Feldes.- 3.2.4 Magnetfeld stationarer Stroeme.- 3.2.5 Maxwell-Gleichungen.- 3.2.6 Zusammenfassung.- 3.2.7 Aufgaben.- 3.3 Energie.- 3.3.1 Kinetische und potentielle Energie. Energieerhaltung.- 3.3.2 Kraft und Arbeit.- 3.3.3 Reibung.- 3.3.4 Elektrisches Feld und Spannung.- 3.3.5 Elektrische Leistung.- 3.3.6 Zusammenfassung.- 3.3.7 Aufgaben.- 3.4 Das Elektronenmikroskop.- 3.4.1 Elektronen als Teilchen und Wellen.- 3.4.2 Aufloesungsvermoegen.- 3.4.3 Bildkontrast.- 3.4.4 Arbeitsweise des Elektronenmikroskops.- 3.4.5 Aufgaben.- 3.5 Das Massenspektrometer.- 3.5.1 Aufbau eines Massenspektrometers.- 3.5.2 Probenzufuhrung und Ionenerzeugung.- 3.5.3 Massentrennung.- 3.5.4 Ionennachweis.- 3.5.5 Aufgaben.- 3.6 Reibung und elektrische Leitfahigkeit.- 3.6.1 Bewegung eines Teilchens mit Reibung.- 3.6.2 Elektrischer Widerstand.- 3.6.3 Aufgaben.- 3.7 Quantenmechanik.- Aufgaben.- 4. Mechanik fester, flussiger und gasfoermiger Koerper.- 4.1 Ruhende Flussigkeiten und Gase.- 4.1.1 Ungeordnete Bewegung in ruhenden Flussigkeiten und Gasen.- 4.1.2 Dichte und Druck.- 4.1.3 Barometrische Hoehenformel.- 4.1.4 Auftrieb.- 4.1.5 Sedimentationsgleichgewicht.- 4.1.6 Zusammenfassung.- 4.1.7 Aufgaben.- 4.2 Zentrifugation.- 4.2.1 Zentrifugalkraft.- 4.2.2 Sedimentationsgleichgewicht und Gradientenmethode.- 4.2.3 Zeitlicher Ablauf der Sedimentation.- 4.2.4 Zusammenfassung.- 4.2.5 Aufgaben.- 4.3 Stroemung von Flussigkeiten.- 4.3.1 Geschwindigkeitsfeld. Stromdichte. Kontinuitatsgleichung.- 4.3.2 Bernoullische Gleichung.- 4.3.3 Viskositat. Laminare Stroemung.- 4.3.4 Reibungswiderstand von Koerpern.- 4.3.5 AEhnlichkeitsgesetze. Turbulenz.- 4.3.6 Zusammenfassung.- 4.3.7 Aufgaben.- 4.4 Deformation elastischer Materialien.- 4.4.1 Dehnungselastizitat. Hookesches Gesetz.- 4.4.2 Anisotropes elastisches Verhalten.- 4.4.3 Plastische Verformung. Reissen.- 4.4.4 Aufgabe.- 4.5 Akustik.- 4.5.1 Elastische Schwingungen. Schallquellen.- 4.5.2 Schallwellen.- 4.5.3 Resonanz. Schallempfanger.- 4.5.4 Das Ohr. Subjektive Schallempfindung.- 4.5.5 Zusammenfassung.- 4.5.6 Aufgaben.- 4.6 Oberflachen und Membranen.- 4.6.1 Grenzflachen von Flussigkeiten. Kohasion und Adhasion.- 4.6.2 Adhasion zwischen Flussigkeit und festem Stoff.- 4.6.3 Lipidschichten.- 4.6.4 Zusammenfassung.- 4.6.5 Aufgaben.- 5. Atom- und Molekulphysik. Spektrometrie.- 5.1 Entwicklung und Bedeutung von Modellvorstellungen im atomaren Bereich.- 5.2 Elektronen machen sich bemerkbar.- 5.2.1 Gebundene und freie Elektronen.- 5.2.2 Atomelektronen und Molekulelektronen.- 5.2.3 Spektrometrie.- 5.2.4 Zusammenfassung.- 5.2.5 Aufgaben.- 5.3 Atome und Molekule lassen sich sehen .- 5.3.1 Spektrometrie mit sichtbarem und ultraviolettem Licht.- 5.3.2 Spektrometrie in der Gasphase.- 5.3.3 Spektrometrie an Loesungen.- 5.3.4 Lichtstreuung.- 5.3.5 Elektronenspinresonanz (ESR) und Kernspinresonanz (NMR).- 5.3.6 Zusammenfassung.- 5.3.7 Aufgaben.- 5.4 Molekule lassen sich erkennen.- 5.4.1 Molekule schwingen.- 5.4.2 Molekule rotieren.- 5.4.3 Molekule absorbieren und emittieren in charakteristischer Weise Infrarotstrahlung.- 5.4.4 Zusammenfassung.- 5.4.5 Aufgaben.- 5.5 Weitere Wechselwirkungen von Licht und Materie.- 5.5.1 Fotochemische Wirkungen.- 5.5.2 Fotosynthese.- 5.5.3 Der Laser.- 5.5.4 Aufgaben.- 5.6 Ausblick.- 6. Kernphysik.- 6.1 Der Atomkern.- 6.1.1 Die Nukleonen.- 6.1.2 Naturliche Radioaktivitat.- 6.1.3 Halbwertszeit.- 6.1.4 Die Masseinheit der Radioaktivitat.- 6.1.5 Aufgaben.- 6.2 Kunstliche Radioaktivitat.- 6.2.1 Das Positron.- 6.2.2 Die Kernspaltung.- 6.2.3 Die Kernfusion.- 6.2.4 Aufgaben.- 6.3 Roentgenstrahlung. Gammastrahlung.- 6.3.1 Erzeugung von Roentgenstrahlung.- 6.3.2 Absorption von Roentgenstrahlung.- 6.3.3 Roentgendiffraktrometrie.- 6.3.4 Kosmische Strahlung.- 6.3.5 Aufgaben.- 6.4 Nutzanwendungen radioaktiven Materials.- 6.4.1 Altersbestimmungen.- 6.4.2 Tracer-Methoden.- 6.4.3 Abschwachungs- und Verdunnungsmethoden.- 6.4.4 Ionisationseffekte.- 6.4.5 Aufgaben.- 6.5 Strahlenschaden und Strahlenschutz.- 6.5.1 Strahlendosimetrie.- 6.5.2 Strahlenbiologie. Dosiswirkungsbeziehungen.- 6.5.3 Strahlenschutz.- 6.5.4 Aufgaben.- 6.6 Kernstrahlungsmesstechnik.- 6.6.1 Der Geiger-Muller-Zahler.- 6.6.2 Der Szintillationsdetektor.- 6.6.3 Der Halbleiterdetektor.- 6.6.4 Die Fotoschicht-Schwarzung.- 6.6.5 Nebel- und Blasenkammer.- 6.6.6 Fehlerquellen bei Kernstrahlungsmessungen.- 6.6.7 Aufgaben.- 6.7 Ausblick.- 7. Thermodynamik.- 7.1 Das thermodynamische Gleichgewicht.- 7.1.1 Der Begriff des Gleichgewichtes.- 7.1.2 Zustandsgieichungen.- 7.1.3 Zusammenfassung.- 7.1.4 Aufgaben.- 7.2 Kinetik der Gase.- 7.2.1 Wahrscheinlichkeitsverteilung der Geschwindigkeit.- 7.2.2 Maxwellsche Geschwindigkeitsverteilung.- 7.2.3 Zustandsgieichungen.- 7.2.4 Entropie.- 7.2.5 Chemische Reaktionen in Gasen.- 7.2.6 Zusammenfassung.- 7.2.7 Aufgaben.- 7.3 Die Hauptsatze der Thermodynamik.- 7.3.1 Der erste Hauptsatz.- 7.3.2 Isobare Prozesse. Enthalpie.- 7.3.3 Der zweite Hauptsatz.- 7.3.4 Isobar-isotherme Prozesse. Freie Enthalpie.- 7.3.5 Zusammenfassung.- 7.3.6 Aufgaben.- 7.4 Anwendungen des zweiten Hauptsatzes.- 7.4.1 Phasen.- 7.4.2 Verdunnte Loesungen.- 7.4.3 Chemische Reaktionen. Bioenergetik.- 7.4.4 Elektrochemie.- 7.4.5 Zusammenfassung.- 7.4.6 Aufgaben.- 8. Dissipative Prozesse.- 8.1 Energietransport und Warmeleitung.- 8.1.1 Warmeleitung.- 8.1.2 Konvektion.- 8.1.3 Temperaturstrahlung.- 8.1.4 Regulation der Temperatur bei Warmblutern.- 8.1.5 Der Energiehaushalt der Erde.- 8.1.6 Zusammenfassung.- 8.1.7 Aufgaben.- 8.2 Stofftransport in Loesungen.- 8.2.1 Das 1. Ficksche Gesetz.- 8.2.2 Das 2. Ficksche Gesetz. Anwendungen auf einfache Diffusionsvorgange.- 8.2.3 Abhangigkeit der Diffusionskonstanten von der Molekulgroesse.- 8.2.4 Zusammenfassung.- 8.2.5 Aufgaben.- 8.3 Stofftransport durch Membranen.- 8.3.1 Transport ungeladener Molekule durch einfache Diffusion.- 8.3.2 Transport von Ionen durch einfache Diffusion.- 8.3.3 Erleichterter Transport.- 8.3.4 Aktiver Transport.- 8.3.5 Zusammenfassung.- 8.3.6 Aufgaben.- 8.4 Nichtlineare Phanomene.- Anhang A Mathematische Formeln.- A.1 Geometrie.- A.2 Vektoren.- A.3 Funktionen.- A.4 Differentiation.- A.5 Integration.- Anhang B Physikalische Groessen und Masseinheiten.- B.1 Physi kalische Groessen.- B.2 Gegenseitiger Zusammenhang physikalischer Groessen.- B.3 Das internationale Einheitensystem.- B.4 Dezimalfaktoren.- B.5 Einige spezielle Groessen und Einheiten.- Anhang C Naturkonstanten.- Anhang D Griechisches Alphabet.- Anhang E Loesungen der Aufgaben.- Anhang F Erganzende und weiterfuhrende Literatur.

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