Inhalt. B.3 Fehlerfortpflanzung... B.4 Regression >- Kurvenanpassung > B.5 Ausgleichsgeradenkonstr-ukrlen >, B.6 Korrelationsanalyse.

Inhalt

A Mathematik '. .. .. .. .. .. .. .. ~ ~ ^$ ~ ~ ^{.. •}

A.l Mathematische Zeichen und Normzahlen .

A.l.l Mathematische Symbolik .

A.1.2 Mathematische Logik .

A.l.3 Normzahlen . . . .

A.2 Reelle Zahlen .

A.3 Komplexe Zahlen .

AA Logarithmus und Logarithmengesctze .

A.S TrigonometrischeFunktionen .

A.6 AnalytischeGeometric derEbene .

A.7 Geometrische Satze . . . .

A.S FHichen und Kerper . . .

A.9 Vektorrechnung .. . . . .

A.10 Funktionen .

A.11 AIgcbraischeGleichungen .

A.12 Matrizenrechnung und Deterrninanten .

A.13 Differentialrechnung .

A.14 Integralrechnung .

A.15 Sumrnen,FoIgen und Reihen .

A.16 Fourier-Reiher; .

A.l7 Fourier-Transformation .

A.IS Gewohnliche Differentialglelchungen ., A.lS.l Differentialgleichung.1" /(x•.r).

A.18.2 LineareDiffercntialgleichung 1.Ordnung A.lS.3 Separierbare Diffcrentialglcichungen A.l8A Exakte Differen tialgleichungen .

A.IS.S Lineare Differen tialglcichung 2. Ordnung . A.l8.6 Differentialgleichungen 2.Ordnung nm! Eneque...

ul

A.IS.7 Spezielle Differentialgleichungen hbhcn:r t.'nlmm~

A.19 Elemente der Wahrscheinllchkeitstheoric

A.19.1 Kombinatorik .

A.19.2 Wahrscheinlichkeitcn . A.19.3 Vcrteilungsfunktiuncn . . .

BFehlerrechnung . . . .

13.1 Meligenauigkcit . . . . • . . . . B.2 Analyse statistischer McBwertverteilul1gcn

B.3 Fehlerfortpflanzung .. . .

B.4 Regression^{> -}Kurvenanpassung ^{> •} B.5 Ausgleichsgeradenkonstr-ukrlen ^{> , • • •}

B.6 Korrelationsanalyse .

VIII Inhalt

C Physikalische GroDenundKonstanten 124

C.1 Physikalische Basisgr6Ben und Definitionen 0 0 . . . .. 124 C.2 Umrechnungen gebrauchlicherGr6Ben 0 0 0 . 0 0 .. 0 .. 0 0 . . . . .. 124 C.3 Naturkonstanten 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 . 0 .. 0 0 .. 0 . . . .. 124

D Kinematik .0 0 0 . 0 0 0 0 0 . . . 0 0 . . . . 0 0 . . 0 0 . 0 0 . 0 . . . 0 0 . . 0 0 . . . 0 . 0 . 0 0 0 135 D.1 Eindimensionale Kinematik .. 0 0 0 . 0 . 0 0 . 0 0 0 0 0 . 0 0 135 Do1.1 Geschwindigkeit 0" 0 . 0 0 0 . 0 0 . 0 .. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 . 0 . 0 0 .. 135 Dol.2 Beschleunigung . o' 0 0 0 .. 0 . . . . 0 0 . 0 . 0 0 0 0 0 0 0 . 0 .. 0 0 .. 0 0 .. 135 D.1.3 Kinematische Diagramme 0 .. 0 0 0 0 0 0 . 0 0 0 0 0 0 .. 135 D.1.4 Spezialfalle .. 0 . 0 0 . 0 . 0 0 .. 0 0 . 0 0 . 0 0 .. 0 0 . . .. 136

Do2 Dreidimensionale Kinematik 0 0 0 0 .. 138

Do2.1 Ortsvektor und Bahnkurve 0 0 0 0 . 0 0 . 0 0 0 0 0 0 138 D.2.2 Geschwindigkeitsvektor 0 0 .. 0 . 0 0 0 . 0 0 0 0 . .. 138 D.2.3 Beschleunigungsvektor 0 . 0 0 0 0 . 0 0 . 0 . . . .. 139

D.2A Kreisbewegungen .. 0 0 .. 0 .. 0 0 .. 0 0 , 140

Do2.5 Wurfbewegungen . 0 0 0 0 0 .. 0 0 .. 0 0 0 . 0 . 0 0 . 0 . 0 . 0 o. 140

E Dynamik . . . . 0 . 0 . . 0 0 . 0 . . . 0 0 0 . 0 0 . . 0 . . . 0 . 0 0 0 0 0 . 0 0 0 . 0 . . . 0 0 . .. 143 E.l Grundgesetze der klassischen Mechanik 0 . 0 .. 0 .. 0 0 0 .. 0 . .. 143 E.1.1 Die Newtonschen Axiome 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 . 0 . 0 0 . 0 0 . 0 . .. 143 E.1.2 Wechselwirkungskrafteder Mechanik .. 0 . 0 0 0 0 0 0 . 0 0 0 0 145

E.2 Dynamik in bewegten Bezugssystemen 0 . 0 .. 0 0 0 0 0 148

E.201 Geradlinig bewegtes Bezugssystem 0 . . . 0 . . . 0 . 0 . 0 0 0 . . . .. 148 E.2.2 Gleichformigrotierende Bezugssysteme 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 . 0 o' 149 Eo3 Arbeit, Leistung und Energie . 0 0 0 . 0 0 .. 0 0 0 0 0 . 0 0 0 0 0 0 0 .. 0 0 0 . . .. 150 E.3.1 Arbeit Woo 0 0 .. 0 0 . 0 . 0 .. 0 0 . 0 0 0 0 .. 0 0 0 .. 0 0 .. 0 . .. 150 E.302 Leistung P .0 .. 0 . 0 0 0 0 .. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 .. 150 E.303 EnergieE 0 0 0 0 0 . 0 0 0 0 0 .. 0 . 0 .. 0 . 0 . 0 . 0 . 0 0 , 152 EA Impuls und StoBprozesse 0 0 0 .. 0 0 0 . 0 0 0 0 0 0 . 0 0 153 EA.1 Systeme materieller Punkte o. 0 0 0 0 .. 0 . . . .. 153 EAo2 StoBprozesse .. 0 0 0 0 0 0 . 0 0 0 0 . 0 . 0 . 0 0 0 0 0 .. 0 0 0 .. 155

EA.3 Raketengleichung 0 0 0 0 . . . .. 156

E.5 Drehbewegungen 0 0 0 0 .. 0 0 .. 0 0 . 0 0 0 0 0 " .. 0 0 0 ., 160 E.5.1 Drehmoment . 0 0 0 0 .. 0 . 0 .. 0 . 0 0 0 0 . .. 160

Eo502 Drehimpuls 0 0 0 0 0 0 .. 0 0 , 161

E.5.3 Dynamisches Grundgesetz der Rotation .. 0 0 0 .. 0 . .. 162 Eo5A Arbeit, Leistung und Energie bei der Drehbewegung .. 0 0 0 0 . .. 163

Eo6 Erhaltungssatzeder Mechanik 0 0 . 0 0 0 0 0 , 164

E.7 Mechanik starrerKorper 0 0 0 0 0 . 0 . 0 0 0 0 0 0 0 . . .. 164

E.7.1 Freiheitsgrade und Kinematik 0 0 . 0 0 . o, 164

E.7.2 Statik .,. 0 0 . 0 0 0 0 0 . 0 0 0 0 .. 0 . 0 .. 0 0 0 , 165

E.7.3 Dynamik 0 0 . 0 0 . 0 0 0 . 0 .. 0 0 . .. 167

F Gravitation

Inhalt IX

170

F.l Newtonsches Gravitationsgesetz 0 0 . . . .. 171

F.2 Gravitationsfeldstarke. 0 . . . .. 171

F.3 Gravitations- oder Hubarbeit 172 FA Potentielle Energieder Gravitation 0 0 0 . . . .. 172

F.5 Gravitationspotential 172 F.6 Planetenbewegung 173 F.7 Schwereeigenschaften der Erde 176 G Festigkeitslehre 0 . . . .. 177

G.l Spannung und Spannungszustand 177 G.2 Verformungsarten 0 . . . .. 178

G.3 Zugversuch nach DIN 50145 180 Go4 Elementare Belastungsfalle 0 0 .. 181

G.4.1 B i e g u n g . . . 183

GA.2 Knickung . . . . : . . . 185

G.4.3 T o r s i o n . . . 186

G.5 Bruchmechanik 186 G.6 Schwingende Beanspruchung 187 G.7 Zeitstandsverhalten... 187

G.8 Energie 188 G.9 Harte 0 189 H Hydro- und Aeromechanik 0 . . . .. 190

H.i Ruhende Fliissigkeiten 0 . . . .. 192

H.1.1 Druck, Kompressibilitat, Volumenausdehnung . . . .. 192

Ho1.2 Kolbendruck, Schweredruck und Seitendruck 193 H.1.3 Auftrieb 194 H.1A Bestimmung der Dichte 0 . . . .. 195

H.1.5 Grenzflacheneffekte 0 . . . .. 195

H.2 Ruhende Gase 0 0 . . . .. 197

H.2.1 Druck und Volumen 0 . . . .. 197

H.2.2 Schweredruck 0 . . . .. 197

H.3 Stromende Fliissigkeiten und Gase 0 . . . .. 199

H.3.1 Ideale (reibungsfreie) Stromungen 0 . 0 . 0 . . . .. 199

H.302 Stromungen realer Fliissigkeiten und Gase 0 206 H.3.2.1 Laminare Strornung 0 206 H.3.2.2 Turbulente Stromung . . . .. 208

Ho4 Molekularbewegungen 0 213 HA.l Diffusion 0 0 213 H.4.2 L o s u n g e n . . . 0 . . . 213

J SchwingungenundWellen . . . .0 . . . 0 . . . .. 214

J.1 Schwingungen 0 0 0 0 .. 0 . . .. 214

J.1.1 Freie ungedampfte Schwingung 215 1.1.1.1 Grundlagen 0 . . . .. 215 1.1.1.2 Allgemeine Beschreibung durch eine Differentialgleichung 216

1.1.1.3 Schwingungssysteme 0 216

X Inhalt

230 216 220 223 223 226 228 229

231

233 235 235 236 236 236 240 241 241 242

Gesamtenergie .

Freie gedampfte Schwingung .

Erzwungene Schwingung . . . ..

Erzwungene mechanische Schwingung . . . .

Erzwungene elektrische Schwingung .

Uberlagerung von Schwingungen .

Uberlagerung in gleicher Raumrichtung und mit gleicher Frequenz . Uberlagerung in gleicher Raumrichtung und mit geringen

Frequenzunterschieden (Schwebung) .

Uberlagerung in gleicher Raumrichtung und mit groBen

Frequenzunterschieden .

Uberlagerung in gleicher Raumrichtung mit ganzzahligen

Frequenzverhaltnissen (Fourier-Analyse) 231

Uberlagerung von Schwingungen in ganzzahligen Frequenzverhaltnissen, die senkrecht aufeinanderstehen (Lissajous-Figuren) . Gekoppelte Schwingungen . . . .

Orts- und zeitabhangige Schwinger .

Harmonische Wellen .

Energietransport . . . .

Phasengeschwindigkeit .

Gruppengeschwindigkeit . . . . Doppler-Effekt . . . .

Interferenz .

J.1.4.5 J.1.4.3 1.10404 1.1.104 J.1.2 1.1.3 1.1.3.1 J.1.3.2 1.1.4 J.1.4.1 J.1.4.2

1.1.5 J.1.6 Wellen J.2.1 J.2.2 J.2.3 J.2A 1.2.5 J.2.6 1.2

K Akustik

K.1 Schallausbreitung .

K.1.1 Schallfrequenz .

K.1.2 Schallgeschwindigkeit .

K.1.3 Schallwellenlange .

K.1.4 Schallwiderstand (Schallkennimpedanz) .

K.1.5 Schalldruck .

K.1.6 Schallschnelle .

K.1.7 Energiedichte... .

K.1.8 Schallintensitat .

K.1.9 Schalleistung .

K.1.10 Darnpfungskoeffizient der Schallabsorption .

K.2 Schallwandler .

K.2.1 S c h a l l p e g e l . . . . K.2.2 Gesamtschallpegel...

K.2.3 Schallfrequenzspektrum, Bandfilter .

K.3 Schallwelle an Grenzflachen .

K.3.1 Schallreflexionsgrad .

K.3.2 Schalltransmissionsgrad .

K.3.3 Schallabsorptionsgrad .

KA Schalldurchgang durch Trennwande .

KA.1 Schalltransmissionsgrad .

KA.2 Schalldammaf einer Trennwand . . . . K.4.3 Spuranpassungs-Schallwellenlange...

KAA Spuranpassungsfrequenz...

244 244 244 244 246 246 246 247 248 248 248 248 249 250 250 251 252 252 252 252 254 254 254 255 255

Inhalt XI

K.5 Physiologische Akustik 256

K.5.1 LautsHirke... 256

K.5.2 Lautheit 257 K.5.3 A-bewerteter Schallpegel . . . .. 257

K.5.4 Aquivalenter Dauerschallpegel ... . . .. 257

K.6 Raumakustik... 258

K.6.1 Aquivalente Absorptionsflache . . . .. 258

K.6.2 Schalleistungspegel des diffusen Schallfeldes 258 K.6.3 Nachhallzeit... 258

K.6.4 H a l l r a d i u s . . . 259

K.7 Technische Akustik und Bauakustik 259 K.7.1 Luftschall-Dammaf 259 K.7.2 Norm-Trittschallpegel 259 K.7.3 K6rperschall-Isolierungswirkungsgrad... 260

K.7.4 Stromungsgerausche 261 K.8 Ultraschall . . . .. 263

L Optik 264 L.l Geometrische Optik 264 L.1.1 Lichtstrahlen und Abbildung . . . .. 265

L.l.2 Reflexion des Lichtes . . . .. 265

L.1.2.1 Reflexion an ebenen Flachen . . . .. 265

L.1.2.2 Reflexion an gekrummten Flachen 266 L.1.3 Brechung des Lichts . . . .. 267

L.1.3.1 Brechungsgesetz 267 L.1.3.2 Lichtwellenleiter 268 L.1.3.3 Brechung an Prismen 268 L.1.3.4 Berechnung an Kugelflachen 270 L.l.4 Abbildung durch Linsen . . . .. 270

L.1.4.1 Dunne Linsen 270 L.l.4.2 Dicke Linsen 271 L.1.4.3 Linsensysteme. . . .. 273

L.1.5 B l e n d e n . . . 273

L.1.6 Abbildungsfehler... 273

L.l.7 Optische Instrumente . . . .. 273

L.1.7.1 Das menschliche Auge 273 L.1.7.2 Vergr6Berungsinstrumente . . . .. 275

L.1.7.3 Fotoapparat . . . .. 276

L.2 Fotometrie . . . .. 277

L.2.1 Strahlungsphysikalische Gr6Ben . . . .. 277

L.2.2 Lichttechnische Gr6Ben 279 L.3 Wellenoptik... 281

L.3.1 Interferenz und Beugung . . . .. 281

L.3.1.1 Koharenz 281 L.3.1.2 Interferenzen an dimnen Schichten 282 L.3.1.3 Interferometer 283 L.3.1.4 Beugung am Spalt . . . .. 283 L.3.1.5 Auflosungsvermogen optischer Instrumente " 283

L.3.1.6 Beugung am Gitter 284

L.3.1.7 Spektralapparate 285

XII Inhalt

L.3.1.8 Rontgenbeugungan Kristallgittern 285

L.3.1.9 Holografie 286

L.3.2 Polarisation des Lichts 287

L.3.2.1 Polarisationsformen . . . .. 287

L.3.2.2 Erzeugung von polarisiertem Licht 288

L.3.2.3 Technische Anwendungen der Doppelbrechung 288

L.3.2A OptischeAktivitat " 289

LA Quantenoptik 290

LA.1 Lichtquanten 290

L.4.2 Laser 0 . . . 0 . . . " 290

L.4.3 Materiewellen 0 0.. " 293

M Elektrizitat und Magnetismus . . . 0 0 . 0 . . . 0 0 . . 0 . . . " 294

M.1 Elektrisches Feld .. 0 0 0 0 .. 0 " 296

M.1.1 ElektrischeFeldstarke 0 0 . 0 . . . " 296

M.1.2 Elektrische Kraft 0 0 " 298

M.L3 Elektrisches Potential " 299

M.L4 Materie im elektrischen Feld 0 300

M.2 Gleichstromkreis 0 0 0.. 0 0 " 306

M.2.1 Stromstarke 0 0 0 306

M.2.2 Elektrische Spannung . 0 0 " 306

M.2.3 Widerstand und Leitwert '" 0 0 " 307

M.2.4 Elektrische Arbeit, elektrische Leistung und Wirkungsgrad 0 " 310

M.2.5 Ohmsches Gesetz .. 0 0 0 0.. " 311

M.2.6 Elektrische Netze - Kirchhoffsche Regeln 0 ^{0 • • • • "} 311 Mo2.7 Messung von Strom und Spannung . . . 0 . . . . 0 . . . .. 315 M.2.8 AusgewahlteMeBverfahren .⁰ • • • • • • • 0. ^{0 • •} 0 0 " 315

M.3 Ladungstransport in Fliissigkeiten " 317

MA Ladungstransport im Vakuum und in Gasen 0 0 0 0 0 .. 0 0 . . .. 321

MA.1 Ladungstransport im Vakuum 0 0 0 . o. 321

MA.2 Stromleitung im Vakuum 0 .. 0 0 0 " 322

MAo3 Stromleitung in Gasen ^{0 • • • • 0 • • • • 0 • •} 0 " 324 M.5 Magnetisches Feld 0⁰ • • • • • • • • • • • • • • • • 0 0 . 0 . .. 325

M.5.1 Beschreibung ^{0 • • • • 0 •} 0 0⁰ 00 325

Mo502 Magnetische Feldstarke(magnetische Erregung) . 0 .. ^{0 0 • • •} 0 0 325 M.5.3 Magnetische Induktion (FluBdichte) 0 .. 0 ^{0 •} 0 326

M.5A Materie im Magnetfeld 0 ⁰ 0 0 .. 0 0 331

M.6 Wechselstromkreis ⁰ • • • • • • • • • • • • • • 0 0 0 0 .. 0 0 340

M.6.1 Wechselspannung und Wechselstrom 0 .. 0 . 0 0 340

M.6.2 Wechselstromkreis 0 . 0 . 0 0 0 . 0 . 0 . 0 . 0 0 . 0 0 .. 0 0 0 342 Mo6.3 Arbeit und Leistung 0 . 0 0 0 0 0 .. 0 0 . 0 0^{0 • •} 0 0 0 0 . 0 . 0 . 0 0 0 0 . 0 0 346 M.6A Transformation von Wechselstr6men . 0 0 .. 0 0 0 0 0 0 . o. 347 M.7 Ein- und Ausschaltvorgange 0 . 0 .. 0 .. 0 ..^{0 •} 0 0 0 0 0.^{0 •} 0 348 M.7.1 Ein- und Ausschalten eines Kondensators 0 .. 0 0 . 0 . 0 0 .. 0 . 0.. o. 348 M.7.2 Ein- und Ausschalten einer Spule 0 0 . 0 . 0 0 0 " 349

M.8 Elektrische Maschinen . 0 0 ^{0 • • • •} 0 .⁰ 0 349

M.9 Elektromagnetische Schwingungen 0 0 . 0 0 . . . . .. 351 M.9.1 Ungedampfteelektromagnetische Schwingung . 0 0 .. 0 .. 0 . 0" 351 M.9.2 Gedampfte elektromagnetische Schwingung ^{0 • •} 0 0 . 0 .. 0 352

N Nachrichtentechnik

Inhalt XIII

353

N.1 Informationstheorie 353

N.2 Signale und Systeme . . . .. . . .. 353

N.2.1 Zeit- und Frequenzbereich . . . .. 353

N.2.2 Abtasttheorem 355 N.2.3 Modulation... 356

N.2.4 Pegel und Dampfungsmaf 359 N.2.5 Verzerrungen 360 N.2.6 Rauschen 362 N.3 Nachrichteniibertragung 362 N.3.1 Sender 362 N.3.2 Ubertragungsmedium... 362

N.3.3 Empfanger... 365

o

Thermodynamik , 366 0.1 Grundlagen 366 0.1.1 Thermodynamische Grundbegriffe 366 0.1.2 Temperatur 367 0.1.3 Thermische Ausdehnung , 368 0.1.4 Allgemeine Zustandsgleichung idealer Gase 369 0.2 Kinetische Gastheorie . . . .. 370

0.2.1 G a s d r u c k . . . 370

0.2.2 Thermische Energie und Temperatur 370 0.2.3 Geschwindigkeitsverteilung von Gasmolekiilen . . . .. 371

0.3 Hauptsatzeder Thermodynamik 371 0.3.1 W a r m e . . . 371

0.3.2 Erster Hauptsatz der Thermodynamik . . . .. 372

0.3.3 Warmekapazitatidealer Gase . . . .. 373

0.3.4 SpezielleZustandsanderungenidealer Gase . . . .. 375

0.3.5 Kreisprozesse... 375

0.3.6 Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik . . . .. 378

0.3.7 Thermodynamische Potentiale 383 0.3.8 Dritter Hauptsatz der Thermodynamik 383 0.4 Reale Gase 383 0.4.1 Van-der-Waalssche Zustandsgleichung 383 0.4.2 Gasverfliissigung(Joule-Thomson-Effekt) . . . .. 385

0.4.3 Phasenumwandlungen 387 0.4.3.1 Thermodynamisches Gleichgewicht .. . . .. 387

0.4.3.2 Koexistenz dreier Phasen 390 0.4.4 Dampfeund Luftfeuchtigkeit " 390 P Wiirme- nodStoffubertragung 392 P.1 Warmeleitung... 392

P.2 Konvektion... 397

P.3 Warmestrahlung 401 P.4 Warmedurchgang 404 P.5 Stoffiibertragung... 405

XIV Inhalt

QEnergietechnik . . . .. . . . 407

Q.1 E n e r g i e t r a g e r . . . 407

Q.2 Energiewandler 410 Q.3 Energiespeicher 412 Q.4 Energieverbrauch 413 R Umwelttechnik . . . . 417

R.1 Abwassertechnik 419 R.1.1 Entstehung von schadstoffbelastetem Abwasser 419 R.1.2 Verminderung der Ausschleppungen 419 R.1.3 Standzeitverlangerung des Wirkbades 419 R.1.4 Spiiltechnik 420 R.1.5 Kreislauffiihrung des Spiilwassers (Ionenaustauscher) 422 R.1.6 Abwasseraufbereitung (-behandlung) . . . 422

R.2 Reinhaltung der Luft 423 R.2.1 Entstehung von Luftverunreinigungen 424 R.2.2 Auswirkungen von Luftverunreinigungen 424 R.2.3 Primarmafinahmen der Schadstoffbegrenzung 424 R.2.4 Sekundarmafmahmen der Schadstoffbegrenzung . . . 424

R.3 Abfallwirtschaft... 426

R.3.l Entstehung von Abfallen . . . 427

R.3.2 Grundsatz der Abfallwirtschaft . . . 427

R.3.3 Primarmafmahmen der Abfallvermeidung . . . 427

R.3.4 Sekundarmafmahmen der Abfallvermeidung 427 S Atomphysik ' , 429 S.1 Atombau und Spektren . . . 429

S.2 Systematik des Atombaus 429 S.2.1 Aufbau der Atome . . . 429

S.2.2 Atommasse und Anzahl der Atome . . . 430

S.3 Quantentheorie 430 S.4 Atornhiille 432 S.4.1 Atommodelle 432 S.4.2 Wasserstoff-Atommodell . . . 433

S.4.3 Quantenzahlen 435 S.4.4 Rontgenstrahlung 438 S.5 Molekiilspektren 439 S.5.1 Rotations-Schwingungs-Spektren 439 S.5.2 Raman-Effekt 440 S.6 Quanten-Hall-Effekt... 441

T Kernphysik . . . 443

T.1 Radioaktiver Zerfall .. . . 444

T.1.1 Stabilitat des Kerns 444 T.1.2 Z e r f a l l . . . 444

Inhalt XV T.2 Dosisgroben 0 0 0 0 . 0 0 . 0 0 . 0 . . . 0 0 0 0 0⁰ 0 0^{0 • 0 • 0} 0^{0 • •} 0⁰ 0 0 0 . 0 0 0 . 0 o' 450 T.3 Strahlenschutz. 0 .⁰ 0^{0 •} 0 . 0⁰ 0 0 . 0 0 .. 0 0 0 0⁰ 0⁰ 0 . 0 0⁰ 0 0⁰ 0 0 0 0 .⁰ 0 0^{0 •} 0 451 T.3.1 Wechselwirkung mit Materie (Schwachung) 0⁰ 0 0 0 . 0 0 .⁰ 0 0 0 0 .⁰ 0 0 . 0 0 451 T.302 DosismeBverfahren 0 0 0 0 . 0 0 0 0 0 . 0 0 0⁰ 0⁰ 0 0 0⁰ 0 0 0 0 0 0^{0 •} 0⁰ 0 . 0 0 0 452 T.303 Biologische Wirkung der Strahlung 0 0 0 . ⁰ 0 . 0 . 0 0 . 0 . 0 0 0 0 . 0 . 0 0 0 0 0 452 T.3A Schutz vor Strahlenbelastung ⁰ 0 0 0 . 0 0 0⁰ 0⁰ 0 0 0 . 0 0 .. 0 0 .. 0 0 . 0 0 0 0 452 TA Kernreaktionen 0 0 0 . 0^{0 •} 0⁰ 0⁰ 0 0^{0 • •} 0 . 0 . . . 0⁰ 0 0⁰ 0 0 0 0 . 0⁰ 0 . 0 0 . . 0^{0 0} 463 TAo1 Energetik. 0 . .⁰ 0 . 0 0 0 0 . . 0 . 0 . 0 '0 .^{0 0 •} 0 . 0^{0 •} 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 . 0 0 0 463 TA.2 Wirkungsquerschnitt 0 0 . 0 0^{0 • •} 0 0 0 0 . ⁰ 0⁰ 0 0 0 . 0 0 0⁰ 0 0 0^{0 0} 0 0⁰ 0 . 0 464 T.5 Kernfusion 0 0 0 0 0 0 0 . . 0 0 . 0 0 0 0 0 0 . 0 0 0 .^{0 0} 0 . 0 0 0 0 0 0 . . 0 0 . 0 . 0 0 0 0 o' 466 To6 Elementarteilchen ⁰ 0 .. 0 0 0 0 0 0 . ⁰ 0 . 0 0⁰ 0 . 0⁰ 0⁰ 0 0 0 0 0 0 0 0 0⁰ 0 0 . 0 0 .. 0 0 466 T.601 Fundamentale Wechselwirkung ... ^{0 • •} 0⁰ 0⁰ 0 0 .. 0 0 0⁰ 0⁰ 0 0 . 0 0 0^{0 •} 0 466 T.602 Erhaltungssatze 0 0⁰ 0 . 0⁰ 0 0^{0 • • • 0 0 0} 0⁰ 0⁰ 0 . 0 0 0 0 . 0 . 0 . 0 0 0 . 0 0 o. 466 T.6.3 Einteilung 0 0^{0 •} 0^{0 • • •} 0 0 .^{0 • • • 0 • 0 • • 0 0} 0 0 0 0 0 0 0 0 0⁰ 0 0 0 ... 0 0 0 467 U Relativitatstheorie 0⁰ 0 0^{0 •} 0 0 . 0^{0 •} 0 0 0⁰ 0 0^{0 0 0} 0⁰ 0 . 0 0 .. 0 0 0 . 0 0 0 0 0⁰ 0 0 0 0 0 470 U.1 Relativitatdes Bezugssystems 0 0 . 0 0 . 0 0^{0 • 0} 0⁰ 0^{0 • •} 0 0 .. 0^{0 •} 0 0 0 0 . 0 0 0 0 0 470 Uo2 Lorentz-Transformation 0 0 0 0 0 0 . 0.. 0 0 . 0⁰ 0⁰ 0 . ^{0 •} 0 0.. ^{0 0 •} 0 0 0 0 .. 0 0 0 0 470 U.3 Re1ativistische Effekte 0 . 0^{0 • •} 0 0 0 0 .. 0 •...• 0⁰ 0 . 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 .⁰ 0 471 UA Relativistische Dynamik 0" 0 .. 0 0 ..⁰ 0 0 0 .^{0 • • • •} 0 0 . 0 0^{0 •} 0⁰ 0 0 0⁰ 0 471 U.5 Relativistische Elektrodynamik 0 0 0 0 .. ^{0 0} 0 •.. 0 . 0 0 . . . . 0 . 0 0 0 . 0 . 0 0 0 . 0 472 Uo6 Doppler-Effekt des Lichtes 0 ^{0 •} 0 0^{0 • •} 0 0 0⁰ 0 . 0 0 0 0 0 0 0^{0 •} 0 0 0 474 V Festkdrperphysik .. 0⁰ 0 0 0 0^{0 •} 0⁰ 0 0 0⁰ 0 0⁰ 0⁰ 0⁰ 0⁰ 0 0 0 0 0 . . . . 0 0 . . 0 0 0 0⁰ 0 475 Vo1 Arten der Kristallbildung 0 0^{0 0 • •} 0 0^{0 0} 0^{0 • 0 0 0} 0^{0 • •} 0 0 .. 0^{0 • 0 •} 0 0 . 0 . 0 0 0 475 V.2 KristalIine Strukturen 0 0 .^{0 •} 0 0 0⁰ 0 0 0^{0 • • • • 0 • 0} 0 .. 0 0 0 0^{0 •} 0⁰ 0 0 0 . . . . 0 476 Y.2.1 Kristallsysteme und dichteste Kugelpackungen ... ⁰ 0 0 . ⁰ 0 0 . . . .. 476 Y.2.2 Richtungen und Ebenen im Kristallgitter o' ^{0 0} 0 . 0 0 0 ... 0 0 0 0 0 0 0 . 0 0 476 Y.2.3 Gitterfehler . 0 0 .^{0 •} 0 0 0 0^{0 • • 0} 0⁰ 0^{0 • •} 0^{0 •} 0 . 0 .. ⁰ 0 .⁰ 0 0 0 0 0 0 0 0 0 478 Y.3 Makromolekulare Festkorper 0^{0 0 0} 0 . 0 ... ^{0 • •} 0⁰ 0 .. 0 . 0 0^{0 • 0} 0 0 . 0 .. 0 0⁰ 479 VA Thermodynamik festerKorper ... 0 0 0⁰ 0 0^{0 0 0} 0⁰ 0 . . 0 . . .⁰ 0 . . . .^{0 0 0} 0 o. 481 VAo1 Schwingendes Gitter (Phononen) 0 0⁰ 0 .. ^{0 0 0 0} 0 . 0 . 0 . 0 . 0^{0 • 0} 0 0 0 0 .⁰ 481 VA.2 Molare und spezifischeWarmekapazitat 0 . 0 ... 0 0 0 0 0 .. 0 0 0 . 0 0 0 0 o' 482 Y.4.3 Warmeleitfahigkeit 0 0 0 0 0 0 • 0 .• 0 . 0 . 0⁰ 0 .. 0 . 0 0 0 0 0 0 0 . 0 0 0 0 0 0 .. 484 W Metalle und Halbleiter 0^{0 •} 0⁰ o. 0 .⁰ 0 0 0 . 0 0^{0 • 0} 0⁰ 0 0 0 0 . . . . 0^{0 •} 0 0 0 0 0 0 .. 485 W.1 Energiebander 0 0 . 0 . 0 0 0⁰ 0⁰ 0 0^{0 • 0} 0 0⁰ 0 0 0 •. ⁰ 0 .⁰ 0 0 . 0⁰ • • • • • • • • 0 . 0 485 Wo2 Metalle 0 .. 0 0 0 .⁰ 0 0 0 0⁰ 0 . 0 0^{0 0 0 •} 0^{0 • 0} 0⁰ 0^{0 •} 0 0 0 0 . 0⁰ 0 . 0 0 0 0 . . . 0 0 485 Wo2.1 Energiezustandeund Besetzung^{0 •} 0^{0 • • • 0 • 0} 0 . 0 0 0 0 0⁰ 0 . . . 0 0 0 . 0 .. 486 Wo2.2 Elektrische Leitung 0 0^{0 •} 0 0 . . 0 . 0 .^{0 • 0 • 0} 0 . 0 0 0 0 0^{0 •} 0⁰ 0 . 0⁰ 0 . 0 . 486 Wo3 Halbleiter 0 0 0 0 0 0 . 0 0 . ^{0 0 0 0} 0 0^{0 • 0} 0 0 0 . ^{0 • 0 • 0} 0 0 0 0⁰ 0 0 ... 0 .. 0 0 0 0 0 0 487 Wo3.1 Eigenleitung ⁰ 0 0 0^{0 0 • •} 0 0^{0 • 0} 0 . ⁰ 0⁰ 0 . . . 0 0 0 0 0 .^{0 0 •} 0 0 .. 0 0 0^{0 0} 0 487 Wo3.2 Storstellenleitung . . . 0⁰ 0 0 .. 0⁰ 0^{0 • 0} 0^{0 • 0 • •} 0⁰ 0 . 0 0 0 0 0 .. 0 0 ... 0 487 Wo3.3 pn-Ubergang o. 0 .. 0⁰ 0 0 . 0^{0 0 •} 0 .⁰ 0 0⁰ 0 0 0 0⁰ 0 . 0 0 0 . 0 0^{0 • 0 •} 0 0 0 489

XVI Inhalt

W.3A Transistor . . . . W.304.l Bipolarer Transistor . . . . W.304.2 Feldeffekt-Transistor (FET)

W.4 Supraleitung .

489 489 494 499

X.l Halbleiter-Sender...

X.l.l Strahlungsemission aus Halbleitem X.l.2 Lumineszenzdiode

X.l.3 Laserdiode . . . .

X.2 Halbleiter-Detektoren .

X.2.l Strahlungsabsorption in Ha1b1eitem X.2.2 Fotowiderstand

X.2.3 Fotodiode ..

X.204 Solarzelle ..

X.2.5 Fototransistor X.3 Optokopp1er

x

Optoelektronik 503

503 504 504 504 506 506 506 507 507 508 509

Y Informatik Y.l Digitaltechnik

Y.l.l Zah1ensysteme Y.l.2 Kodes . . . .

Y.l.3 Logische Verkniipfungen Y.Io4 Digita1e Bauelemente Y.l.5 Schaltzeichen . . . . Y.l.6 Speicherbaue1emente Y.1.7 Mikroprozessoren . . Y.l.8 Leitungen digita1er Signale

Y.1.9 ASIC .

Y.2 Schnittstellen, Bussysteme und Netzwerke Y.2.l Schnittstellen

Y.2.2 Bussysteme . Y.2.3 Netze

Y.3 Programmstrukturen Yo4 Datenstrukturen

Y.5 Sprachen .

Z Chemische Elemente und ihre Eigenschaften Z.l Atom und chemische Bindung . . . .

Z.I.1 Das Periodensystem der E1emente . Z.1.2 Die Basisgr6Be "Stoffmenge"

Z.I.3 Ede1gaskonfiguration und Atombindung

Z.1.3.l Hybridisierung .

Z.I.3.2 Po1are Atombindungen und Elektronegativitat

510 510 510 510 513 514 515 516 517 519 520 520 522 524 525 529 533 536 537

537 537 537 538 538 539

Inhalt XVII

2.1.3.3 Mehrfachbindungen 540

2.1.3.4 Komplexbindungen . 540

2.1.4 Die Ionenbindung . . 541

2.1.5 Metallische Bindung und Metallstrukturen 541

2.2 WaBrige Losungen . . . 542

2.2.1 Losevorgange und Konzentrationsangaben 542

2.2.2 Ionenprodukt des Wassers 542

2.2.3 Sauren und Basen . . . 543

2.2.4 Der pH-Wert 545

2.2.5 Redoxreaktionen in waBrigerLosung 545

2.3 Verbindungsklassen der organischen Chemie . 546

2.3.1 Alkane (gesattigte Kohlenwasserstoffe, Paraffine) 546

2.3.2 Erdol 546

2.3.3 Ungesattigte Kohlenwasserstoffe . . . 547 2.3.4 Benzol und Aromaten . . . 547 2.3.5 Weitere Verbindungsklassen der organischen Chemie 549

2.4 Elektrochemie 549

2.4.1 Die Elektrolyse 549

2.4.2 Galvanische 2ellen . . . . 550

2.4.2.1 Die Spannungsreihe . . . . 551

2.4.2.2 Die Nernst'sche Gleichung 551

2.4.3 Die e1ektrochemischepH-Messung 552

2.4.4 Elektrochemische Stromerzeugung (Batterien) 552

2.4.4.1 Der Bleiakkumu1ator . . 552

2.5 Industrielle anorganische Chemie 554

2.5.1 Schwefelsaure.... 554

2.5.2 Ammoniak 554

2.5.2.1 Ammoniak-Synthese .. 554

2.5.2.2 Verwendung von Ammoniak 555

2.5.3 Die Alkalichlorid-Elektrolyse - Erzeugung von C1_{2 ,}NaOH und H₂ 555

2.5.4 Gewinnung von Eisen und Stahl 556

Z.6 Industrielle organische Chemie 558

2.6.1 Erdol 558

2.6.2 Erdgas.. 558

Z.6.3 Kohle.. 558

2.6.4 Biomasse 559

2.6.5 Olefine . 559

2.6.6 Schmier- und Mineralole 560

2.6.7 Tenside .. 560

Z.6.8 Polymere 561

Z.6.8.1 Allgemeines . . . 561

2.6.8.2 Lineare Polyester 561

2.6.8.3 Weitere technische Kondensationspolymerisate 562

Z.6.8.4 Polyethylen, Polypropylen 562

Z.6.8.5 Poly(vinylchlorid)PVC, Poly(tetrafluorethylen) PTFE 562

Sachwortverzeichnis 583