Skript zur Vorlesung Physik Teil 1 (Sommersemester) und Teil 2 ...

Skript zur Vorlesung Physik 1 und Physik 2 Seite 3
Prof. Dr. P. Kaul, Fachbereich Biologie Chemie und Werkstofftechnik,
Fachhochschule Bonn-Rhein-Sieg
4.2 Verhalten von Körpern bei Temperaturänderungen ..........................................................................54
4.2.1 Feste Körper.................................................................................................................................54
4.2.2 Flüssigkeiten.................................................................................................................................55
4.2.3 Gase.............................................................................................................................................56
4.2.4 Die allgemeine Zustandsgleichung idealer Gase: ..........................................................................57
4.3 Kinetische Gastheorie ......................................................................................................................58
4.3.1 Gasgleichungen............................................................................................................................58
4.3.2 Mittlere kinetische Energie der Moleküle, Gleichverteilungssatz....................................................60
4.3.3 Boltzmannfaktor:...........................................................................................................................61
4.4 Die Hauptsätze der Thermodynamik.................................................................................................63
4.4.1 Wärme und Innere Energie...........................................................................................................63
4.4.2 Zustandsänderungen idealer Gase................................................................................................69
4.4.3 Kreisprozesse ...............................................................................................................................72
4.5 Zustandsgleichung realer Gase und Dämpfe ....................................................................................77
4.5.1 Van-der-Waalsche Gasgleichung..................................................................................................77
4.5.2 Phasenumwandlungen..................................................................................................................78
4.5.3 Gleichgewicht zwischen den Phasen.............................................................................................79
5 SCHWINGUNGEN UND WELLEN...................................................................................................82
5.1 Wiederholung aus der Mechanik ......................................................................................................82
5.2 Schwingungen..................................................................................................................................83
5.2.1 Freie ungedämpfte Schwingung:...................................................................................................83
5.2.2 Freie gedämpfte Schwingung:.......................................................................................................83
5.2.3 Erzwungene Schwingung: .............................................................................................................83
5.3 Mathematische Beschreibung von Schwingungen ............................................................................84
5.3.1 Harmonische Schwingungen:........................................................................................................84
5.3.2 Differentialgleichung der freien ungedämpften Schwingung: .........................................................85
5.3.3 Differentialgleichung der freien gedämpften Schwingung: .............................................................89
5.3.4 Differentialgleichung der erzwungenen Schwingung......................................................................92
5.4 Überlagerung von Schwingungen .....................................................................................................94
5.4.1 Schwingungen gleicher Raumrichtungen und gleicher Frequenz...................................................95
5.4.2 Schwingungen gleicher Raumrichtungen und verschiedener Frequenz .........................................96
5.4.3 Schwingungen verschiedener Raumrichtungen und Frequenzen...................................................98
5.5 Wellen..............................................................................................................................................98
5.5.1 Allgemeines..................................................................................................................................98
5.5.2 Harmonische Wellen.....................................................................................................................99
5.5.3 Energietransport: ........................................................................................................................100
5.5.4 Interferenz von Wellen................................................................................................................101
5.5.5 Stehende Wellen ........................................................................................................................103
6 OPTIK............................................................................................................................................106
6.1 Dualismus Teilchen Welle..............................................................................................................106
6.2 Huygenssches Prinzip ....................................................................................................................107
6.2.1 Reflexion und Brechung..............................................................................................................108
6.3 Geometrische Optik........................................................................................................................110
6.3.1 Ebener Spiegel ...........................................................................................................................111
6.3.2 Gekrümmte Spiegel ....................................................................................................................111
6.3.3 Linsen.........................................................................................................................................114
6.3.4 Optische Instrumente..................................................................................................................117
6.4 Wellenerscheinungen von Licht......................................................................................................119
6.4.1 Beugung .....................................................................................................................................119
6.4.2 Kohärenz ....................................................................................................................................120
6.4.3 Interferenz an dünnen Schichten.................................................................................................121
6.4.4 Michelson Interferometer ............................................................................................................124
6.4.5 Doppelspalt und Mehrfachspalt ...................................................................................................125
6.4.6 Einzelspalt ..................................................................................................................................127
6.4.7 Gitter ..........................................................................................................................................128
6.4.8 Auflösungsvermögen ..................................................................................................................130
6.4.9 Prisma ........................................................................................................................................131
6.4.10 Polarisation.................................................................................................................................132
7 ELEKTRIZITÄT .............................................................................................................................134
7.1 Das elektrische Feld.......................................................................................................................134