Wilhelm Walcher

Praktikum der Physik (eBook, PDF)

• Format: PDF

Produktbeschreibung

Für Studierende der Physik, Naturwissenschaften, Ingenieurwissenschaften und der Medizin bietet dieses Buch eine ideale Einführung in das physikalische Praktikum.

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Produktdetails

• Verlag: Vieweg+Teubner Verlag
• Seitenzahl: 415
• Erscheinungstermin: 2. Juli 2013
• Deutsch
• ISBN-13: 9783322967626
• Artikelnr.: 53118780

Autorenporträt

Prof. em. Dr. Wilhelm Walcher, Universität Marburg, Institut für experimentelle Physik

Inhaltsangabe

Physikalische Größen und ihre Einheiten
- Fehlerrechnung
- Praktische Regeln
- 88 Versuche zu den Gebieten: Mechanik, Akustik, Wärmelehre, Optik, Elektrizitätslehre, Atomphysik, Digitale Elektronik, Elementare Behandlung von Schwingungsgleichungen, Periodensystem der Elemente

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1 Einleitung.- 1.1 Physikalische Größen und ihre Einheiten.- 1.1.1 Messung und Physikalische Größe.- 1.1.2 Physikalische Größen- und Begriffs-Systeme.- 1.1.3 Einheitensysteme.- 1.1.4 Stoffmenge als Physikalische Größe.- 1.1.5 Formulierung physikalischer Aussagen und physikalischer Zusammenhänge.- 1.2 Auswertung von Messungen. Meßunsicherheit.- 1.2.1 Aufgabenstellung.- 1.2.2 Systematische Meßabweichungen.- 1.2.3 Zufällige oder statistische Meßabweichungen.- 1.2.4 Fehlergrenzen.- 1.2.5 Auswertung direkter Messungen.- 1.2.6 Meßergebnis.- 1.2.7 Normalverteilung.- 1.2.8 Auswertung bei indirekten Messungen. Fortpflanzung von Unsicherheiten.- 1.2.9 Gewogener Mittelwert.- 1.2.10 Ausgleichende Auswertung. Ausgleichsgerade. Lineare Regression. Methode der kleinsten (Abweichungs-)quadrate.- 1.2.11 Praktische Hinweise.- 1.3 Regeln für das Arbeiten im Praktikum und Laboratorium.- 1.3.1 Hilfsmittel.- 1.3.2 Vorbereitung.- 1.3.3 Durchführung.- 1.3.4 Protokoll.- 1.3.5 Auswertung.- 2 Mechanik und Akustik.- 2.1 Längenmessung.- 2.1.0 Grundlagen.- 2.1.1 Schieblehre.- 2.1.2 Schraubenmikrometer.- 2.1.3 Kathetometer.- 2.1.4 Elektrische Messung von Längen und Längenänderungen.- 2.2 Massenmessung.- 2.2.0 Grundlagen.- 2.2.1 Die herkömmliche Analysenwaage.- 2.2.2 Moderne Formen der Analysenwaage.- 2.3 Dichtemessung.- 2.3.0 Grundlagen.- 2.3.1 Hydrostatische Waage.- 2.3.2 Bestimmung der relativen Dichte von Flüssigkeiten.- 2.3.3 Bestimmung der Dichte der Luft.- 2.3.4 Bestimmung relativer Gasdichten mit dem Bunsenschen Effusiometer.- 2.4 Elastizität.- 2.4.0 Grundlagen.- 2.4.1 Bestimmung des Elastizitätsmoduls durch Dehnung.- 2.4.2 Bestimmung der Dehnung durch Widerstandsmessung. Modellversuch zum Dehnungsmeßstreifen.- 2.4.3 Bestimmung des Schubmoduls durch statische Verdrillung.- 2.4.4 Bestimmung des Schubmoduls aus Drehschwingungen.- 2.4.5 Bestimmung des Trägheitsmoments aus Drehschwingungen.- 2.4.6 Bestimmung des Elastizitätsmoduls aus der Biegung eines Balkens.- 2.5 Oberflächenspannung. Grenzflächenspannung.- 2.5.0 Grundlagen.- 2.5.1 Bestimmung der Oberflächenspannung nach der Abreißmethode.- 2.5.2 Bestimmung der Oberflächenspannung aus der kapillaren Steighöhe.- 2.6 Dynamische Viskosität.- 2.6.0 Grundlagen.- 2.6.1 Messung der dynamischen Viskosität nach Hagen-Poiseuille.- 2.6.2 Messung der dynamischen Viskosität nach Stokes.- 2.7 Schwingungen.- 2.7.0 Grundlagen.- 2.7.1 Bestimmung der Schwerefeldstärke mit dem mathematischen Pendel.- 2.7.2 Das physische Pendel bei großen Amplituden.- 2.7.3 Federpendel.- 2.7.4 Erzwungene Schwingungen eines Drehpendels. Resonanzverhalten.- 2.7.5 Gekoppelte Pendel.- 2.8 Schall.- 2.8.0 Grundlagen.- 2.8.1 Bestimmung der Schallgeschwindigkeit mit der Kundtschen Röhre.- 2.8.2 Messung der Schallgeschwindigkeit in Gasen und Bestimmung des Adiabatenexponenten.- 2.8.3 Messung der Frequenz mit dem Quinckeschen Resonanzrohr.- 3 Wärmelehre.- 3.0 Vorbemerkung.- 3.1 Spezifische Wärmekapazität.- 3.1.0 Grundlagen.- 3.1.1 Wärmekapazität eines Kalorimetergefäßes.- 3.1.2 Spezifische Wärmekapazität fester Körper.- 3.1.3 Spezifische Wärmekapazität des Wassers.- 3.2 Latente Wärmen.- 3.2.0 Grundlagen.- 3.2.1 Schmelzwärme des Eises.- 3.2.2 Verdampfungswärme des Wassers nach der Kondensationsmethode.- 3.3 Gase und Dämpfe.- 3.3.0 Grundlagen.- 3.3.1 Gasthermometer.- 3.3.2 Bestimmung des Adiabatenexponenten ?0 (Polytropenexponenten ?) der Luft nach Clément-Desormes.- 3.3.3 Bestimmung des Adiabatenexponenten ?0 (Polytropenexponenten ?) der Luft nach Rüchardt.- 3.3.4 Dampfdruck des Wassers.- 3.3.5 Bestimmung der Luftfeuchtigkeit.- 3.4 Relative Molekülmasse (Molekulargewicht).- 3.4.0 Grundlagen.- 3.4.1 Bestimmung der Molaren Masse nach Viktor Meyer.- 3.4.2 Bestimmung der Molaren Masse nach Dumas.- 4 Optik.- 4.0 Optische Versuchsaufbauten. Lichtquellen.- 4.1 Linsen.- 4.1.0 Grundlagen und technische Vorbemerkungen.- 4.1.1 Brennweite dünner Linsen.- 4.1.2 Linsenfehler.- 4.1.3 Dicke Linsen und Linsensysteme.- 4.2 Optische Instrumente.- 4.2.0 Grundlagen.- 4.2.1 Fernrohr.- 4.2.2 Lupe und Mikroskop.- 4.3 Spektrometer.- 4.3.0 Grundlagen und technische Vorbemerkungen.- 4.3.1 Wellenlängenmessung.- 4.3.2 Auflösungsvermögen.- 4.4 Brechung, Reflexion, Extinktion.- 4.4.0 Grundlagen.- 4.4.1 Brechzahl eines Prismas mit dem Spektrometer.- 4.4.2 Abbe-Refraktometer.- 4.4.3 Lichtschwächung. Reflexion. Extinktion.- 4.5 Messung lichttechnischer Größen (Photometrie).- 4.5.0 Grundlagen.- 4.5.1 Objektive Photometrie. Belichtungsmesser.- 4.5.2 Optische Pyrometrie.- 4.6 Interferenz.- 4.6.0 Grundlagen.- 4.6.1 Newtonsche Ringe.- 4.7 Beugung.- 4.7.0 Grundlagen.- 4.7.1 Beugung am (Einzel-)Spalt.- 4.7.2 Beugung am Doppelspalt.- 4.7.3 Beugungsgitter.- 4.8 Polarisation.- 4.8.0 Grundlagen.- 4.8.1 Drehung der Schwingungsebene polarisierten Lichts durch Zukkerlösungen ("Saccharimetrie").- 4.8.2 Drehsinn und Drehvermögen von Quarz. Rotationsdispersion.- 5 Elektrizitätslehre.- 5.0 Vorbemerkungen.- 5.0.1 Elektrische Schaltzeichen.- 5.0.2 Grundlagen.- 5.0.3 Meßinstrumente. Hilfsgeräte.- 5.1 Widerstand. Leitwert.- 5.1.1 Innerer Widerstand von Meßinstrumenten. Widerstandsmessung durch Strom- und Spannungsmessung.- 5.1.2 Temperaturkoeffizient von Leitern.- 5.1.3 Kennlinien von Leitern.- 5.1.4 Messung des (Wirk-)Widerstandes (Gleichstromwiderstand) mit der Wheatstone-Brücke.- 5.1.5 Wechselstromwiderstand (Impedanz). Messung von Kapazitäten und Induktivitäten. Frequenzabhängige Spannungsteiler.- 5.1.6 Messungen mit dem Elektronenstrahl-Oszillographen.- 5.2 Spannungsquellen.- 5.2.0 Grundlagen.- 5.2.1 Messung von Quellenspannung und innerem Widerstand bei einem Trockenelement.- 5.2.2 Messung von Quellenspannung und innerem Widerstand beim Bleiakkumulator.- 5.2.3 Messung der Ausgangscharakteristik eines spannungsstabilisierten Netzgeräts.- 5.2.4 Messung der Thermospannung eines Thermoelements nach der Kompensationsmethode.- 5.3 Elektrolyse.- 5.3.0 Grundlagen.- 5.3.1 Messung der Faraday-Konstante durch Elektrolyse von Schwefelsäure (Wasserzersetzung).- 5.3.2 Messung der Faraday-Konstante durch Elektrolyse einer Kupfersulfatlösung.- 5.4 Magnetfelder.- 5.4.0 Grundlagen.- 5.4.1 Magnetfeld einer stromdurchflossenen Spule.- 5.4.2 Messung von Gegeninduktivitäten.- 5.5 Aktive elektronische Bauelemente.- 5.5.0 Grundlagen.- 5.5.1 Anlaufstrom-Kennlinie einer Hochvakuum-Diode.- 5.5.2 Raumladungs- und Sättigungskennlinie einer Hochvakuum-Diode.- 5.5.3 Kennlinienfeld einer Triode.- 5.5.4 Kennlinie einer Halbleiterdiode und ihre Abhängigkeit von der Temperatur.- 5.5.5 Kennlinien eines npn-Transistors.- 5.5.6 Transistorverstärker in Emitterschaltung.- 5.5.7 Operationsverstärker.- 5.6 Aperiodische und periodische Vorgänge.- 5.6.1 Schaltvorgänge. Zeitkonstanten.- 5.6.2 Elektrische Schwingungen.- 6 Atomphysik.- 6.1 Elementarladung und spezifische Ladung des Elektrons.- 6.1.0 Grundlagen.- 6.1.1 Bestimmung der elektrischen Elementarladung nach Millikan.- 6.1.2 Bestimmung der spezifischen Elektronenladung nach Busch.- 6.2 Planck-Konstante.- 6.2.0 Grundlagen.- 6.2.1 Bestimmung von h/e und ? aus dem lichtelektrischen Effekt.- 6.3 Röntgenlicht.- 6.3.0 Grundlagen.- 6.3.1 Absorption von Röntgenlicht.- 6.4 Radioaktivität.- 6.4.0 Grundlagen.- 6.4.1 Halbwertszeit von Thoriumemanation.- 6.4.2 Ionisierung der Luft durch radioaktive Strahlung.- 6.4.3 Reichweite von ?-Strahlen.- 6.4.4 Absorption von ?- und ?-Strahlung.- 7 Elementare Behandlung von Schwingungsgleichungen.- 7.1 Die ungedämpfte, freie, harmonische Schwingung.- 7.2 Die gedämpfte Schwingung.- 7.3 Die erzwungene Schwingung.- 7.4 Gekoppelte Schwingungen.- 7.5 Aufgaben.- 8 Digitale Elektronik. Schaltalgebra.- 8.0 Grundlagen.- 8.0.1 Allgemeine Vorbemerkungen.- 8.0.2 Logische Verknüpfungen.- 8.0.3 Axiome und Rechenregeln für die Boolesche Algebra.- 8.0.4 Positive und negative Logik.- 8.1 Torschaltungen (Gatter).- 8.1.0 Vorbemerkungen.- 8.1.1 Untersuchung eines NAND-NOR-Gatters.- 8.1.2 Vereinfachung einer logischen Schaltung.- 8.1.3 Äquivalenz. Wechselschaltung.- 8.2 Kippstufen (Multivibratoren).- 8.2.0 Grundlagen.- 8.2.1 Astabile Kippstufe. Multivibrator.- 8.2.2 Monostabile Kippstufe. Univibrator.- 8.2.3 Bistabile Kippstufe. Flip-Flop.- 8.2.4 Schmitt-Trigger.- 8 3 Zähler, Untersetzer, Frequenzteiler.- 8.3.0 Grundlagen.- 8.3.1 Gang des Versuchs und Auswertung.- 9 Anmerkungen.- 10 Erweiterungen.- Tabellen-Anhang.- Periodensystem der Elemente.