Experimentalphysik 2 - Elektrizität und Optik
Experimentalphysik 2 - Elektrizität und Optik
ISBN
978-3-662-55789-1
Zusammenfassungen

Der zweite Band der beliebten vierbändigen Lehrbuchreihe von Professor Demtröder deckt den kompletten Stoff zur Vorlesung „Elektrizität und Optik“ für das Bachelorstudium ab. Die Lerninhalte des zweiten Semesters des Physikstudiums werden nach dem Konzept der Lehrbuchreihe verständlich, aber möglichst quantitativ präsentiert. Um dem Leser die Orientierung zu erleichtern, ist das Wesentliche hervorgehoben: wichtige Definitionen und Formeln sowie alle Abbildungen und Tabellen sind zweifarbig gestaltet. Studierende werden anhand durchgerechneter Beispiele, hilfreicher Kapitelzusammenfassungen sowie zahlreicher Übungsaufgaben mit ausführlichen Lösungen durch den Vorlesungsstoff geführt und dazu motiviert, durch eigene Mitarbeit ein fundiertes Verständnis zu entwickeln. In der vorliegenden Neuauflage sind Druckfehler korrigiert, manche Formulierungen optimiert und einige neue Entwicklungen der modernen Optik eingefügt.

Der zweite Band der beliebten vierbändigen Lehrbuchreihe von Professor Demtröder deckt den kompletten Stoff zur Vorlesung „Elektrizität und Optik“ für das Bachelorstudium ab. Das Buch behandelt die Themen:

Elektrostatik und -Dynamik

Elektrischer Strom

Statische und zeitlich veränderliche Magnetfelder

Elektromagnetische Schwingungen und die Entstehung elektromagnetischer Wellen

Elektromagnetische Wellen im Vakuum und Materie

Geometrische Optik

Wellenoptik: Interferenz, Beugung und Streuung

Optische Instrumente und neue Techniken in der Optik

Diese Lerninhalte des zweiten Semesters des Physikstudiums werden nach dem Konzept der Lehrbuchreihe verständlich, aber möglichst quantitativ präsentiert. Um dem Leser die Orientierung zu erleichtern, ist das Wesentliche hervorgehoben: wichtige Definitionen und Formeln sowie alle Abbildungen und Tabellen sind zweifarbig gestaltet. Studierende werden anhand durchgerechneter Beispiele, hilfreicher Kapitelzusammenfassungen sowie zahlreicher Übungsaufgaben mit ausführlichen Lösungen durch den Vorlesungsstoff geführt und dazu motiviert, durch eigene Mitarbeit ein fundiertes Verständnis zu entwickeln. In der vorliegenden Neuauflage sind Druckfehler korrigiert, manche Formulierungen optimiert und einige neue Entwicklungen der modernen Optik eingefügt.

Errata
Begriff Erklärung
Abbildungsgleichung einer dünnen Linse

Die Abbildungsgleichung einer dünnen Linse mit Brennweite $f$ heißt $$\frac{1}{a}+\frac{1}{b}=\frac{1}{f}\,,$$ wobei $a$ die Gegenstandsweite, $b$ die Bildweite ist.

Adaptive Optik

Die adaptive Optik korrigiert die durch die Unruhe der Atmosphäre bedingte Bildverschlechterung. Sie erreicht durch aktive Optik an einem Hilfsspiegel im Idealfall, dass ein Stern trotz Luftunruhe in ein Beugungsscheibchen abgebildet wird. Das Winkelauflösungsvermögen eines Teleskops wird dadurch $\Delta\alpha\approx\lambda/D$ und damit nahezu beugungsbegrenzt.

Aktive Optik

Die aktive Optik korrigiert ungewollte Verformungen astronomischer Spiegel durch elektronisch geregelte Stellelemente. Sie minimiert damit Abbildungsfehler und verbessert die Bildqualität und das Winkelauflösungsvermögen des Teleskops.

Ampere´sches Gesetz

Bei einem geschlossenen Weg um einen Leiter, in dem der elektrische Strom $I=\int_{A}\boldsymbol{j}\cdot\,{\mathrm{d}}\boldsymbol{A}$ durch den Leiterquerschnitt $\boldsymbol{A}$ fließt, gilt das Ampere´sche Gesetz: $\oint\boldsymbol{B}\cdot\,\mathrm{d}\boldsymbol{s}=\mu_{0}\cdot I$. Mithilfe des Stokes´schen Satzes lässt sich zeigen, dass daraus $\mathop{\mathbf{rot}}\,\boldsymbol{B} =\mu_{0}\,\boldsymbol{j}$ folgt.

Arbeit im elektrischen Feld

Die Arbeit $W$, die man leisten muss, um die Ladung $q$ im elektrischen Feld vom Punkte $P_1$ nach $P_2$ zu bringen ist $$\begin{aligned}\displaystyle W\displaystyle=q\int\limits_{P_{1}}^{P_{2}}\boldsymbol{E}\cdot\,\mathrm{d}\boldsymbol{s} \displaystyle\displaystyle=q\big(\phi(P_{1})-\phi(P_{2})\big)=q\cdot U\;,\end{aligned}$$ wobei die Spannung $U$ gleich der Potentialdifferenz $\Delta \phi = \phi_1 - \phi_2$ ist.

Weitere Begriffe
  • Kapitel 1: Elektrostatik (4)
  • Kapitel 2: Der elektrische Strom (3)
  • Kapitel 3: Statische Magnetfelder (5)
  • Kapitel 4: Zeitlich veränderliche Felder (5)
  • Kapitel 5: Elektrotechnische Anwendungen (2)
  • Kapitel 6: Elektromagnetische Schwingungen und die Entstehung elektromagnetischer Wellen (1)
  • Kapitel 7: Elektromagnetische Wellen im Vakuum (3)
  • Kapitel 8: Elektromagnetische Wellen in Materie (4)
  • Kapitel 9: Geometrische Optik (3)
  • Kapitel 10: Interferenz, Beugung und Streuung (5)
  • Kapitel 11: Optische Instrumente (4)
  • Kapitel 12: Neue Techniken in der Optik (5)
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