Mecanica cuantica

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Vorlesung Physik - Vorbemerkungen

Physik
0. Vorbemerkungen Als Literatur können folgende Bücher empfohlen werden: • Physik für Ingenieure E. Hering, R. Martin, M. Stohrer; VDI-Verlag, ISBN 3-18-401227-1 • Physik für Ingenieure H. Schneider, H. Zimmer; Fachbuchverlag Leipzig, ISBN 3-343-00174-0, Bd. 1 und 2 • Physik in Experimenten und Beispielen H. J. Paus; Carl Hanser Verlag, ISBN3-446-17371-4 • Physik und ihre Anwendungen in Technik und Umwelt U. Leute; Carl Hanser Verlag, ISBN 3-446-17232-7 • Physik M. Alonso, E. J. Finn; Addison-Wesley Publishing Company, ISBN 3-89319-112-7 • Übungsbuch Physik P. Müller u.a.; Fachbuchverlag, Carl Hanser Verlag; ISBN 3-446-18847-9 In den vier Semestern werden folgende Lehrgebiete vermittelt: • Mechanik (Kinematik, Dynamik, Mechanik desstarren und deformierbaren Körpers) • Relativitätstheorie • Aero- und Hydrodynamik • Schwingungen • Wellen • Optik (Wellenoptik, Fotometrie) • Thermodynamik • Kinetische Gastheorie • Elektrizität und Magnetismus • Atom- und Kernphysik • Struktur der Materie Die Praktika im 3. und 4. Semester untermauern die Theorie durch Experimente. 0.1 Physikalischer Erkenntnisprozess Die Physik ist ein Teilgebietder Naturwissenschaft, die sich mit der unbelebten Natur befasst. Es werden Gesetzmäßigkeiten der unbelebten Umwelt in Form von Modellen; Theorien, Axiomen und Hypothesen erfasst. Die Anwendungen der Physik sind sehr vielfältig in der Technik z.B. im Maschinenbau, in der Feinwerktechnik, in der Umwelttechnik, in der Medizintechnik, in der Lasertechnik usw. Die Physik stellt eine wesentlicheGrundlage für Innovationen in der technischen Entwicklung dar. Es gibt prinzipiell zwei Wege des Erkenntnisprozesses: 1. Induktive Methode Das Experiment, d.h. die exakte Messung bestimmter, genau definierter physikalischer Größen liefert eine Fülle von Resultaten. Durch deren Ordnung werden Schlussfolgerungen gezogen, allgemeine Gesetzmäßigkeiten aufgedeckt und Hypothesen aufgestellt. Erklärt dieHypothese nicht nur das Experiment, sondern können davon ausgehend grundlegende experimentelle Resultate vorausgesagt werden, spricht man von einer Theorie. Die Form der physikalischen Theorie ist mathematisch, d.h. physikalische Gesetze werden als mathematische Gleichungen dargestellt. Das Experiment ist ein wesentlicher Bestandteilder Überprüfung jeder Theorie. 2. Deduktive Methode

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Ausgehend von bestimmten allgemeinen Gesetzmäßigkeiten und Theorien werden werden vorwiegend durch mathematische Umformungen, neue Erkenntnisse erarbeitet, experimentelle Resultate und physikalische Erscheinungen vorausgesagt und experimentell überprüft. Beide Methoden treten in enger Verknüpfung auf und charakterisieren die untrennbare Einheit von Experiment undTheorie. Seit der rapiden Entwicklung der Computertechnik gewinnt auch die Simulation als direkte Methode des Erkenntnisprozesses zunehmend an Bedeutung. 0.2 Physikalische Größen Physikalische Größen sind messbare Eigenschaften physikalischer Objekte, Vorgänge oder Zustände. Das Messen einer physikalischen Größe besteht darin, festzustellen, wie oft eine Größe gleicher Art, die vorher als Einheitdefiniert wurde, in der betrachteten enthalten ist. Physikalische Größen werden als Produkt aus Zahlenwert und Einheit dargestellt:
G = {G}[G ]

Zahlenwert

Einheit Physikalische Größen

Skalar bestimmt durch Zahlenwert und Einheit, z.B. Masse, Temperatur, Dichte, ....

Vektor Bestimmt durch Zahlenwert, Einheit und Richtung, z.B. Kraft, Geschwindigkeit, elektrisches Feld, ....

Trotzder Vielfalt der Natur reichen 7 Grundgrößen aus, um die Natur zu beschreiben. Das Internationale Einheitensystem (SI-System; Systeme International ďUnitĕs) ist seit 1954 in der Technik und Wissenschaft verbindlich. Basisgröße Basiseinheit Gebiet der Physik; Name Symbol Name Symbol Definition Länge l,x,y,z Meter m Mechanik;
1 m ist die Strecke, die Licht im Vakuum während 1/299 792 458 Sekunden...