Opa, was macht ein Physiker?

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Inhaltsverzeichnis

Vorwort

1 Physik – was ist das?

2 Mechanik

2.1 Hebel

2.2 Auftrieb

2.3 Stabilität, Schwerpunkt

2.4 Fallgesetze

2.5 Pendel

2.6 Kurven, Graphen und Funktionen

2.6.1 Steigung, zeitliche Änderung, Ableitung*

2.6.2 Formeln für Funktionen*

2.7 Energie

2.8 Arbeit, Leistung

2.9 Masse, Trägheit, Impuls

2.10 Kraft, Bewegungsgleichung

2.11 Sonne und Planeten

2.12 Newton, Mond und Erde

2.12.1 Formeln für Newton und die Gravitation*

2.13 Energie bei der Planetenbewegung

2.14 Kraft und Potential*

2.15 Drehimpuls

2.16 Laplace-Runge-Lenz-Vektor und Perihel-Drehung*

2.17 Rechnen mit Vektoren*

2.18 Vorhersage und Chaos

2.18.1 Ein Streit über Chaos*

2.19 Zwangskräfte, d'Alembert, Lagrange I und Gauß*

2.20 Verallgemeinerte Koordinaten, Lagrange II*

2.21 Pendelbewegungen

2.22 Hamilton-Prinzip und Hamilton-Gleichungen*

2.23 Phasenraum, Liouville*

2.24 Bewegung in beschleunigten Bezugssystemen*

2.25 Kreisel, Euler*

2.26 Berechnung von Bewegungen*

2.27 Grenzen der Mechanik

2.28 Einheiten und Dimensionen*

2.29 Quadrat und Potenzen, große und kleine Zahlen

3 Quanten-Mechanik

3.1 Warum Quanten-Mechanik?

3.2 Planck, Einstein und die Quanten

3.3 Bohr, Sommerfeld: Atombau und Spektrallinien

3.4 Heisenbergs Unschärfe-Relation

3.5 Form und Stabilität des Wasserstoff-Atoms im Grundzustand

3.6 de Broglie, Schrödinger und Wellenfunktionen

3.6.1 Beugung am Spalt und am Doppel-Spalt

3.7 Tunnel-Effekt

3.8 Drehimpuls und Spin, Stern-Gerlach-Experiment

3.9 Pauli, Atome und Periodensystem

3.10 Helium-Atom und Wasserstoff-Molekül

3.11 Wasserstoff-Isotope und Helium-Isotope

3.12 Fermionen und Bosonen

3.13 Strahlung und Auswahlregeln*

3.14 Dirac und das relativistische Elektron*

3.15 Erzeugung und Vernichtung von Teilchen*

3.16 Was wäre, wenn an der Planck-Konstanten gedreht wird?

4 Erhaltungssätze und Symmetrien

4.1 Der vermisste Autoschlüssel

4.2 Wann gelten Erhaltungssätze?

4.3 Das Noether-Theorem

4.4 Translations-Invarianz

4.5 Rotations-Invarianz

4.6 Verschiebung des Zeit-Nullpunktes

4.7 Paritäts-Operation und Paritäts-Invarianz

4.8 Verletzung der Paritäts-Invarianz und Pauli

4.8.1 Verletzt der Antrieb eines Schiffes mit einer Schraube die Parität?

4.9 Zeitumkehr-Invarianz

5 Verstehen

Anhang

A.1 Teekessel

A.2 Physiker und Mathematiker, Astronomen, Chemiker und Ingenieure

Bildnachweis

Nachwort

Dank

Stichwortverzeichnis