Adolf Friedrich Fercher Medizinische Physik Physik für Mediziner
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Adolf Friedrich Fercher Medizinische Physik Physik für Mediziner, Pharmazeuten und Biologen Zweite, korrigierte Auflage SpringerWienNewYork INHALTSVERZEICHNIS TABELLENÜBERSICHT PHYSIKALISCHE KONSTANTEN UND UMRECHNUNGSFAKTOREN XVII . XIX PERIODISCHES SYSTEM DER ELEMENTE XXI GRÖSSENSYMBOLE, EINHEITENSYMBOLE UND SONDERZEICHEN . XXIII EINLEITUNG 1 MECHANIK 3 1. 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 Kinematik und etwas Mathematik Größenlehre Längen- und Winkelmessung Koordinatensysteme Zeitmessung Wachstum, Stabilität und Chaos Zusammenfassung l.A Beispiele Aufgaben 1.6 Geradlinige Bewegung 1.7 Infinitesimalrechnung 1.8 Vektorrechnung 1.9 Kreisbewegung 1.10 Winkelfunktionen : Zusammenfassung l.B Beispiele Aufgaben 2. 2.1 2.2 Statik Wechselwirkungen und Bausteine der Materie Kräftegleichgewicht ' Zusammenfassung 2.A Beispiele Aufgaben 2.3 Elastostatik Zusammenfassung 2.B Beispiele Aufgabe . 4 4 12 15 18 23 27 32 36 36 38 43 45 46 48 50 53 54 54 61 64 66 71 71 80 81 89 XII 3. Dynamik 3.1 Newtonsche Gesetze3.2 Arbeit und Energie 3.3 Energiesatz Zusammenfassung 3.A Beispiele " Aufgaben 3.4 Impulssatz und Stoßvorgänge . 3.5 Impulssatz bei Drehbewegungen Zusammenfassung 3.B Beispiele Aufgaben Inhaltsverzeichnis • 4. 4.1 4.2 Schwingungen und Wellen Mechanische harmonische Schwingung Mechanische Wellen, Schall Zusammenfassung 4.A Beispiele Aufgaben 4.3 Ausbreitung von Schall 4.4 Streuung und Absorption von Schall 4.5 Dopplereffekt bei Schall Zusammenfassung 4.B . Beispiele Aufgaben 5. 5.1 5.2 Fluidmechanik Bindungsarten und mechanische Eigenschaften von Stoffen Fluidstatik •Zusammenfassung 5.A Beispiele Aufgaben 5.3 Fluiddynamik Zusammenfassung 5.B Beispiele Aufgaben WÄRMELEHRE 6. Kinetische Wärmetheorie 6.1 Temperatur 6.2 Thermische Ausdehnung von Stoffen Zusammenfassung 6.A Beispiele Aufgabe 6.3 Kinetische Gastheorie Zusammenfassung 6.B Beispiele Aufgaben 6.4 Boltzmann-Theorem 6.5 Diffusion 6.6 Stoffgemische Zusammenfassung 6.C Beispiele Aufgaben 89 90 94 99 101 103 108 108 111 112 113 117 . 118 118 124 134 136 139 140 152 159 161 164 173 174 175 178 192 193 196 196 212 214 224 225 227 227 231 232 233 233 234 239 240 242 242 243 245 249 252 258 Inhaltsverzeichnis ' XIII 7. 7.1 Wärme und Energie 1. Hauptsatz der Wärmelehre Zusammenfassung 7.A Beispiele Aufgaben 7.2 Wärmetransport Zusammenfassung 7.B Beispiele Aufgaben : 258 258 267 269 271 272 279 281 285 8. 8.1 8.2 286 286 288 293 294 296 9. 9.1 9.2 Zustände und Zustandsänderungen Gleichgewichte zwischen Phasen Zustandsänderungen Zusammenfassung 8 Beispiele Aufgaben ."" 2. Hauptsatz der Wärmelehre Umwandelbarkeit von Energie Reversible und irreversible Vorgänge; Entropieprinzip Zusammenfassung 9 Beispiele Aufgaben 10. Thermodynamische Potentiale 10.1 Chemisches Potential 10.2 Membranpotentiale Zusammenfassung 10 Beispiele Aufgaben 297 297 301 307 308 310 310 310 312 319 320 324 : ELEKTRIZITÄTSLEHRE 11. Elektrostatik 11.1 Coulombsches Gesetz 11.2 Elektrische Feldstärke und elektrisches Potential Zusammenfassung ILA Beispiele Aufgaben 11.3 Spannungsquellen 11.4 Materie im elektrischen Feld Zusammenfassung ll.B Beispiele Aufgabe 327 : 329 330 333 342 347 357 357 361 368 370 371 12. 12.1 Elektrodynamik Elektrischer Strom Zusammenfassung 12.A Beispiele Aufgaben 12.2 Leitungsmechanismen für elektrischen Strom Zusammenfassung 12.B Beispiele Aufgaben 371 373 384 388 392 393 410 412 421 13. Magnetismus . . . 13.1 Elektromagnetismus Zusammenfassung 13.A 421 422 428 XIV Inhaltsverzeichnis Beispiele Aufgaben 13.2 Induktionsgesetz und Lorentzkraft 13.3 Magnetfelder in Stoffen Zusammenfassung 13.B--.. . Beispiele Aufgaben 428 435 435 439 447 450 457 14. Wechselstrom und elektromagnetische Wellen 14.1 Wechselstromkreis Zusammenfassung 14.A Beispiele Aufgaben 14.2 Elektrische Schwingungen und Wellen 14.3 Unfälle und Schutz bei Wechselstrom Zusammenfassung 14.B Beispiele Aufgaben 457 458 467 468 472 472 481 492 494 495 ATOM-UND MOLEKÜLPHYSIK 497 15. Atome 15.1 Das Elektron 15.2 Erste Atommodelle Zusammenfassung 15 Beispiele 497 498 502 508 508 16. Photonen und Teilchen 16.1 Photoeffekt 16.2 Röntgenstrahlung Zusammenfassung 16.A Beispiele Aufgaben . . 16.3 Energie-Masse-Äquivalenz und Welle-Teilchen-Dualismus Zusammenfassung 16.B Beispiele Aufgabe 510 510 513 522 524 529 531 537 538 543 17. 17.1 17.2 17.3 543 544 547 552 556 560 563 Bohrsches und quantenmechanisches Atommodell Das Bohrsche Atommodell Zeeman-Effekt Quantenphysikalisches Atommodell Zusammenfassung 17 Beispiele Aufgaben 18. Moleküle 18.1 Hauptvalenzbindungen 18.2 Nebenvalenzbindungen Zusammenfassung 18 Beispiele 563 564 568 569 570 KERN- UND STRAHLENPHYSIK 575 19. Radioaktivität 19.1 Detektoren für ionisierende Strahlung Zusammenfassung 19.A Beispiel 577 579 586 587 Inhaltsverzeichnis XV 19.2 Radioaktive Umwandlung Zusammenfassung 19.B Beispiele . . . Aufgaben 19.3 Radioaktive Substanzen im Körper Zusammenfassung 19.C Beispiele Aufgaben 587 592 595 597 598 604 605 607 20. 20.1 20.2 611 611 618 632 638 642 643 649 651 655 662 665 666 667 Atomkerne Kernmodelle Kernspinresonanz Zusammenfassung 20.A Beispiele Aufgaben 20.3 Radioaktive Kernumwandlung Zusammenfassung 20.B Beispiele 20.4 Kernreaktionen 20.5 Teilchenphysik Zusammenfassung 20.C Beispiele Aufgabe > 21. 21.1 Strahlenphysik Ionisierende Photonenstrahlung Zusammenfassung 21.A Beispiele Aufgaben 21.2 Strahlung geladener Teilchen 21.3 Neutronenstrahlung Zusammenfassung 21.B Beispiele Aufgabe 667 669 674 676 679 679 685 687 689 693 22. 22.1 22.2 22.3 22.4 693 697 703 706 714 716 724 724 Wechselwirkung ionisierender Strahlung mit Gewebe Dosimetrie Energieübertragung auf das Gewebe Strahlungswirkung Strahlenschutz Zusammenfassung 22 Beispiele Aufgaben OPTIK 23. 23.1 23.2 23.3 Abbildung Geometrisch-optische Abbildung Optische Abbildungsvorrichtungen Fehlsichtiges Auge und Brille Zusammenfassung 23 Beispiele Aufgaben 24. Bilder 24.1 Abbildungsfehler und Auflösungsvermögen 24.2 Bild-Informationsgehalt und digitale Bildverarbeitung •. . 725 732 736 746 758 767 772 780 783 783 787 XVI Inhaltsverzeichnis Zusammenfassung 24 Beispiele Aufgaben Physikalische Optik . .' Wellenoptik v Absorption und Emission von Licht Lichttechnische Größen Zusammenfassung 25 • Beispiele 1 Aufgaben 1 794 795 797 25. 25.1 25.2 25.3 797 800 813 818 820 823 825 ' 26. Laser 26.1 Laserprinzip 26.2 Eigenschaften von Laserlicht Zusammenfassung 26 Beispiele 826 826 831 836 837 27. 27.1 27.2 27.3 27.4 27.5 841 841 842 847 849 856 860 864 868 Wechselwirkung von Licht mit Materie und Gewebe Fokussierung von Licht Absorption von Licht durch Moleküle Absorption von Licht durch Gewebe Wirkungsmechanismen im Gewebe Lichtschutz und Laser-Strahlenschutz Zusammenfassung 27 Beispiele Aufgabe '. . . . 28. Steuerung und Regelung 28.1 Steuerung 28.2 Regelung Zusammenfassung 28 Beispiele 868 868 869 873 873 LITERATUR 875 ANHANG 883 A.l A.2 A.3 A.4 883 896 896 902 Schlüssel zum deutschen Gegenstandskatalog Ebenen- und Richtungsbezeichnungen am menschlichen Körper Glossar benutzter medizinischer Fachausdrücke Lösungen der Aufgaben SACHVERZEICHNIS 905
