physik lehrbücher

Erst mit dem vorliegenden vierten Bande dieses Lehrbuches wird dessen Gesamtanlage deutlich erkennbar und ein wesentliches Stiick jenes Programms erfilllt, das ich im Vorwort des ersten Bandes skizziert habe: Die Quantenmechanik ist das eigentliche Herzstiick des Ganzen, und der Aufbau der klassischen Physik bahnt den Weg, urn zu ihr hin zu gelangen. Auch dieser vierte Band ist auf zahlreiche, yom Verfasser gehaltene Vorlesungen aufgebaut, begonnen mit den ersten, auf Anregung MAX VON LAVES untemommenen Versuchen des Berliner Privatdozenten zu An fang der vierziger Jahre und den unter RICHARD BECKERs und HANS KOPFERMANNS Auspizien in der kritischen Atmosphare der ersten Nach kriegszeit gehaltenen Gottinger Vorlesungen, sind diese Kollegs in fort wahrender Wiederholung un!1 Ausgestaltung in Marburg ausgereift, teil weise durch speziellere Gastvorlesungen in Amerika und Frankreich erweitert und an anderen Horerkreisen iiberpriift, schlieBlich im ver gangenen J ahr in einem zusammenhangenden Zweisemesterkurs von vier Wochenstunden in Freiburg zu einem gewissen AbschluB gebracht worden. 1st dadurch eine Verzogerung in der schon ein Jahr friiher ge planten Veroffentlichung eingetreten, so ist sie doch gewiB der Qualitat des nunmehr vorliegenden Bandes zugute gekommen . . Wie in den vorhergehenden Banden sind auch hier Stoffauswahl und Darstellungsweise so gewahlt, daB ein moglichst groBer Kreis angespro chen wird.

Die Sprache und die Methoden der modernen Differentialgeometrie sind in der vergangenen Dekade immer mehr in die theoretische Physik eingedrungen. Was vor 15 Jahren, als das Buch zuerst als Vorlesungsskriptum herauskam, noch extravagant erschien, ist heute ein Gemeinplatz. Dies hat mich in der Ansicht gestärkt, daß die Studenten der theoretischen Physik diese Sprache lernen müssen, je eher desto besser. Schließlich werden sie die Professoren des 21. Jahrhunderts sein und es wäre absurd, würden sie dann die Mathematik des 19. Jahrhunderts lehren. Daher habe ich in der neuen Auflage auf dieser Symbolik beharrt, einige Fehler korrigiert und ein Kapi tel über Eichtheorien hinzugefügt. Da es sich gezeigt hat, daß sie die fundamentalen Wechselwirkungen beschreiben und ihre Struktur zumindest auf dem klassischen Ni veau hinreichend klar ist, scheinen sie mir zur Minimalausrüstung zu gehören, über die jeder Theoretiker verfügen muß. Mit Bedauern mußte ich davon Abstand nehmen, die neueren Entwicklungen der Kosmologie und Kaluza-Klein-artige Theorien aufzu nehmen, aber ich fühlte mich an mein ursprüngliches Versprechen gebunden, den Studenten keine theoretischen Spekulationen aufzubürden, für die es keine sichere experimentelle Evidenz gibt. Vielen Physikern bin ich für Hinweise bezüglich dieses Bandes sehr verpflichtet. Insbesondere P. Aichelburg, H. Rumpf und vor allem H. Urbantke haben zahlreiche Korrekturen und Verbesserungen angebracht. I. Dahl-Jensen sei dafür gedankt, daß sie manche nach Gefühl angefertigte Zeichnungen mit dem Computer ins richtige Lot gebracht hat.

Mit dem vorliegenden Einfuhrungsbande ubergebe ich den ersten Teil eines auf insgesamt funf Bande bemessenen Unterrichtswerkes fur theoretische Physik der Offentlichkeit. Alle funf Bande sind organisch herausgewachsen aus einer zwanzigjahrigen Lehrtatigkeit an den Uni versitaten Berlin, Konigsberg, Gottingen und vor allem Marburg. Da die deutsche Literatur auf dem Gebiet solcher Lehrbucher eine beachtliche Tradition besitzt, innerhalb deren so hervorragende Werke wie die von PLANCK und SOMMERFELD bestehen -um nur die bedeu tendsten Namen zu nennen, denen sich der Verfasser selbst zutiefst verpflichtet fuhlt -, bedarf es einer etwas eingehenderen Begrundung, wenn ein neuer Versuch unternommen wird. Die Ursache ist im Grunde einfach. Die genannten Werke sind bei aller Schonheit im einzelnen wie in der Gesamtkonzeption, die ihre Benutzung auch heute noch zu einem Genuss machen konnen, aus einer Idee heraus geschrieben, die nicht mehr dem Bilde entspricht, das die Physik heute darbietet. Der tiefe Einschnitt, der die Physik vor Begrun dung der Quantenmechanik von der heutigen Physik nach Begrundung der Quantenmechanik trennt, kommt im Aufbau dieser Werke noch nicht zum Ausdruck. Dort ist die Quantentheorie vielmehr ein Appendix an den in sich geschlossenen Bau der klassischen Physik; eben diese klassi sche Physik darzustellen, ist das Anliegen der Verfasser, und die klare Durchsichtigkeit, die innere Harmonie dieses Baues soll etwas von ihrer klassischen Ausgeglichenheit und in sich ruhenden Schonheit auf den Lernenden ausstrahlen. Dies Ziel kann in sehr verschiedenen Formen, je nach Temperament und Anlage des Verfassers angestrebt werden."

In den letzten Dekaden hat das Gebiet der klassischen dynamischen Systeme eine beachtliche Renaissance erlebt, und manches, was beim erst en Erscheinen dieses Kur ses als mathematisch zu hochgestochen erschien, ist heute Gemeingut der aktiven Physiker geworden. Das Ziel der Neuauflage ist es, . dieser Entwicklung zu dienen, indem ich versucht habe, das Buch leserfreundlicher zu gestalten und Fehler auszu merzen. Da schon die erste Auflage ffir eine einsemestrige Vorlesung reichlich beladen war, wurde neues Material nur in dem Mafie aufgenommen, als anderes weggelassen oder vereinfacht werden konnte. Eine Erweiterung muf3te jedoch das Kapitel mit dem Be weis des KAM-Satzes erfahren, urn dem neuen Trend in der Physik Rechnung zu tragen. Dieser besteht nicht nur in der Verwendung feinerer mathematischer Hilfs mittel, sondern auch in einer Neubewertung des Wortes "fundamental". Was frfiher als Schmutzeffekt abgetan wurde, erscheint heute als Folge eines tieferen Prinzips. Ja so gar diese Keplerschen Gesetze, welche die Radien der Planetenbahnen bestimmen und die man als mystischen Unsinn gerne verschwieg, scheinen in Richtung einer Wahrheit zu deuten, die sich oberflachlicher Betrachtung verschlief3t: SchachteluI). g vollkomme ner platonischer Korper ffihrt zu Verhaltnissen von Radien, die irrational sind, aber algebraischen Gleichungen niederer Ordnung genfigen. Gerade solche Irrationalzahlen lassen sich am schlechtesten durch rationale approximieren, und Bahnen mit diesem Radiusverhaltnis sind gegenfiber gegenseitigen Storungen am robustesten, da sie am wenigsten unter Resonanzeffekten leiden. In letzter Zeit wurden einige fiberraschende Resultate fiber chaotische Systeme gefunden, doch hat ten deren Beweise leider den Rahmen dieses Buches gesprengt und muf3ten unterbleiben.

Erst mit dem vorliegenden vierten Bande dieses Lehrbuches wird dessen Gesamtanlage deutlich erkennbar und ein wesentliches Stuck jenes Programms erftillt, das ich im Vorwort des erst en Bandes skizziert habe: Die Quantenmechanik ist das eigentliche Herzsttick des Ganzen, und der Aufbau der klassischen Physik bahnt den Weg, urn zu ihr hin zu gelangen. Auch dieser vierte Band ist auf zahlreiche, vom Verfasser gehaltene Vorlesungen aufgebaut, begonnen mit den ersten, auf Anregung MAX VON LAUES unternommenen Versuchen des Berliner Privatdozenten zu An fang der vierziger Jahre und den unter RICHARD BECKERS und HANS KOPFERMANNS Auspizien in der kritischen Atmosphare der erst en Nach kriegszeit gehaltenen Gottinger Vorlesungen, sind diese Kollegs in fort wahrender Wiederholung und Ausgestaltung in Marburg ausgereift, teil weise durch speziellere Gastvorlesungen in Amerika und Frankreieh erweitert und an anderen Horerkreisen tiberprtift, schlieBlich im ver gangenen J ahr in einem zusammenhangenden Zweisemesterkurs von vier Wochenstunden in Freiburg zu einem gewissen AbschluB gebracht worden. 1st dadurch eine Verzogerung in der schon ein Jahr frtiher ge planten Veroffentlichung eingetreten, so ist sie doch gewiB der Qualitat des nunmehr vorliegenden Bandes zugute gekommen. Wie in den vorhergehenden Banden sind auch hier Stoffauswahl und Darstellungsweise so gewahlt, daB ein moglichst groBer Kreis angespro chen wird.

In der Quantentheorie werden Observable durch Operatoren im Hilbert-Raum dargestellt. Der dafür geeignete mathematische Rahmen sind die Cx - Algebren, welche Matrizen und komplexe Funktionen verallgemeinern. Allerdings benötigt man in der Physik auch unbeschränkte Operatoren, deren Problematik eigens untersucht werden muß. Dementsprechend werden zunächst mathematische Fragen studiert und dann die Methoden auf atomare Systeme angewandt. Obgleich man außer dem Wasserstoffatom kaum explizit lösbare Probleme findet, lassen sich nicht nur allgemeine qualitative Fragen, etwa bezüglich des Energiespektrums und Streuverhaltens, beantworten, sondern auch quantitativ kann man auch für kompliziertere Systeme für meßbare Größen Schranken teils befriedigender Genauigkeit finden. Inhaltsverzeichnis: Einleitung: Die Struktur der Quantentheorie; Größenordnungen atomarer Systeme.- Die mathematische Formulierung der Quantenmechanik: Lineare Räume; Algebren; Darstellungen im Hilbertraum; Einparametrige Gruppen; Unbeschränkte Operatoren und quadratische Formen.- Quantendynamik: Das Weyl-System; Der Drehimpuls; Die Zeitentwicklung; Der Limes t ; Störungstheorie; Stationäre Streutheorie.- Atomare Systeme: Das Wasserstoffatom; Das H-Atom in äußeren Feldern; Heliumartige Atome; Streuung am einfachen Atom; Komplexe Atome; Kernbewegung und einfache Moleküle.

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Lehrbuch der Theoretischen Physik: Band III - Klassische Physik II Das Maxwellsche Feld

Physik kann ganz schön kompliziert sein, besonders wenn es etwas mehr in die Tiefe geht. Dass man aber auch komplizierte Dinge leicht verständlich und bisweilen amüsant erklären kann, beweist dieses Buch. Wilhelm Kulisch und Regine Freudenstein erklären Ihnen umfassend, was es so zur Physik zu wissen gibt. Sie erläutern, was Sie zu Mechanik, Kontinuumsmechanik, Schwingungen, Wellen, Eletromagnetismus, Thermodynaik und Optik wissen sollten. Aber auch die makroskopische und mikroskopische Moderne Physik kommen mit Relativitätstheorie und Quantenphysik nicht zu kurz. Zahlreiche Übungsaufgaben mit Lösungen runden das Buch ab und so ist dies das perfekte Buch für Einsteiger und Fortgeschrittene.

Lehrbuch zur kosmischen Physik vom Chemie-Nobelpreisträger Svante Arrhenius, im Original 1903 erschienen.

wald (Band 2: Elektrizitätslehre), Herr Prof. Seit Jahrzehnten gibt der "Grimsehl" aufgrund Dr. Haferkorn (Band 3: Optik) und Herr Prof. seines bewährten didaktischen Aufbaues, durch Dr. Lösche (Band 4: Struktur der Materie) ge eine ausführliche und gut faßliche Behandlung wonnen werden. des Gesamtgebietes der Physik, dank vieler Hin weise auf Zusammenhänge zwischen den einzel In Verbindung mit der Modernisierung der Buch~ gestaltung erfolgte eine grundlegende inhaltliche nen Teilgebieten der Physik und besonders durch zahlreiche anschauliche Beispiele wertvolle Unter und stilistische überarbeitung. Dabei wurden stützung bei der Grundlagenausbildung von Phy die Grundsubstanz des Werkes und seine charak teristischen Eigenschäften, speziell Faßlichkeit sikern, anderen Naturwissenschaftlern, Lehrern und Ingenieuren. Auch die Absolventen dieser und Anschaulichkeit, beibehalten. Fachrichtungen verwenden dieses Werk oft zum Durch kompaktere Darstellung und Umstellung der Stoft"anordnung konnte Platz gewonnen wer Nachschlagen einzelner Abschnitte. In allen Stellungnahmen und Einschätzungen von den für die Neuaufnahme von wesentlichen wissenschaftlichen Institutionen und Hochschul modernen Gebieten der Physik und für die Dar lehrern, von seiten der Lehrmittelkommission stellung von aktuellen Zusammenhängen zwi Physik,· des Ministeriums für Hoch- und Fach schen theoretischen Erkenntnissen und prakti schulwesen und der PhysikaIischen Gesellschaft schen Anwendungen. Bei der Überarbeitung er der DDR wurde übereinstimmend zum Ausdruck folgte eine inhaltliche Anpassung an die Lehr gebracht, daß der "Grimsehl" als bedeutendes programme für die Physikausbildung an Universi Standardwerk weitergeführt werden sollte. Dank täten und Hochschulen.

Ernst Lecher, österreichischer Physiker, ist als Erfinder der nach ihm benannten "Lecher'schen Drähte" in die Geschichte eingegangen. Im Zuge seiner Beschäftigung mit den von Heinrich Hertz entdecken elektromagnetischen Wellen, gelang es Lecher als Erstem die elektrischen Wellen exakt zu messen. Er gilt heute als Vater der Radiomesstechnik. Lecher (1856-1926) widmete sich bereits während seiner Studienzeit in Wien und Innsbruck experimentellen Arbeiten unter anderem aus dem Gebiet der Wärmeleitung. 1884 habilitierte er sich für Experimentalphysik und arbeitete als Assistent von Viktor von Lang, dem Leiter des Physikalischen Instituts der Wiener Universität. Im Jahre 1891wurde er zum außerordentlichen, drei Jahre später zum ordentlichen Professor der Universität Innsbruck berufen. Lecher war sowohl als engagierter Forscher wie auch als anregender und fesselnder Lehrer bekannt. 1895 übernahm er den Lehrstuhl für Experimentalphysik an der deutschen Universität Prag als Nachfolger Ernst Machs. Nach seiner letzten Station als Professor und Vorstand des 1. Physikalischen Instituts der Universität Wien ging Lecher aufgrund eines schweren Leidens 1925 in den Ruhestand.

Fiir den vorliegenden dritten Band dieses Lehrbuches der theoreti schen Physik gelten entsprechend die im Vorwort des ersten Bandes skizzierten Gedanken. Aus dem schier uferlosen Stoff wie aus der Viel zahl mathematischer Methoden war eine Auswahl zu treffen, die mog lichst geradlinig zu den Gegenstanden und Problemen un serer heutigen Epoche hinfUhrt. Diese Auswahl war gelenkt von dem Grundgedanken, daB die Atomphysik, im weitesten Sinne dieses Wortes von der Struktur des fest en Korpers bis zur Genetik der Elementarteilchen reichend, iden tisch ist mit der Physik unseres Zeitalters iiberhaupt. Angewandt auf die Elektrodynamik und Optik bedeutet dieser Grund satz, daB sich die Darstellung besonders zwei Ziele setzen muB. Das eine Ziel ist das Verstandnis des elektrischen Aufbaus der Ma terie. Das hat zur Folge eine starke Ausrichtung auf atomare Modell betrachtungen hin, die zwar auBerhalb des strengen Rahmens der Max wells chen Theorie liegen, ohne die aber ein tieferes physikalisches Ver standnis doch nicht moglich ist. Die Grenzen, welche klassischen und halbklassischen Betrachtungen dieser Art notwendig gesetzt sind, werden natiirlich iiberall angedeutet; hier wird der korrekten quantentheoreti schen Behandlung der beiden folgenden Bande vorgearbeitet.

Lehrbuch der Physik

Lehrbuch der Physik

Unveränderter Nachdruck der Originalausgabe von 1868.

nicht ihrer praktischen Anwendungen. Ich habe deshalb auf die Behandlung tech nischer Anwendungen fast ganz verzichtet, sie nur mehr nebenbei erwähnt und nur dann etwas ausführlicher besprochen, wenn aus ihnen auf einfache Weise etwas dem Zweck dieses Buches Entsprechendes zu lernen ist. Für die Vermitt lung technischer Kenntnisse gibt es Spezialwerke, die den verschiedensten An sprüchen genügen. Ein Lehrbuch der Physik kann und sollte nur die nötigen Grundlagen für das Studium solcher Werke vermitteln. Es könnte ohnehin nicht den höchst verschiedenen Ansprüchen von Ingenieuren, Medizinern, Biologen usw. genügen, von den Wünschen allgemein interessierter Leser ganz zu schweigen. Berlin-Zehlendorf, im April 1948. Berlepschstr. 72a. WILHELM H. WESTPHAL. Inhaltsverzeichnis. Seite 1 Einleitung ........................................... . Die Physik S. 1. - Größen. Einheiten S. 1. - Skalare und Vektoren S. 3. - Physikalische Gleichungen. Naturgesetze. Definitionen S.4. Erstes Kapitel. Mechanik der Massenpunkte und der starren Körper 5 I. Bewegu ngslehre '" ........................... " . . . .. .. . . . . . .. . . . . . 5 Massenpunkt. Starrer Körper. Translation und Rotation S.5. - Größenarten und Einheiten der Geometrie und der Bewegungslehre S. 5. - Geradlinige Bewegung. Geschwindigkeit. Beschleunigung S. 6. - Krummlinige Bewegung S. 7. - Gleichförmige Kreisbewegung S. 8.

1m vorliegenden letzten Band habe ich versucht, die statistische Mechanik nach den Grundsatzen dieser Reihe zusammenzustellen. Es galt also wieder, ein traditionsreiches Gebiet nach dem Gustav Mahlerschen Prinzip "Tradition = Schlamperei" zu durchforsten. Dadurch hat der Band mit den meisten BUchem Uber diesen Gegenstand wenig gemeinsam. Die Ublichen storungstheoretischen Rechnungen fehlen hier, denn mit die sen Methoden gelangt man nie zu einer echten Aussage. Auch wenn man diesen Reihen, die meistens nicht konvergieren, eine asymptotische Bedeutung zu billigt, laBt sich nicht abschiitzen, wie weit der Term n-ter Ordnung yom Resul tat entfemt ist. Da bei den nicht trivialen Problemen eine analytische Losung jenseits menschlicher Fahigkeiten liegt, muB man sich wohl oder Ubel mit exak ten Schranken zum Resultat begnUgen und kann nur trachten, fUr diese eine befriedigende Genauigkeit zu erreichen. Was die grundsatzlichen Fragen anlangt, so sind in den letzten zwei Jahr zehnten vielfach schone Erfolge erzielt worden. Ich denke insbesondere an die Ordnung von Zustanden (2.1), Eigenschaften der Entropie (2.2), nichtkommu tative Ergodentheorie (3.1), den Existenzbeweis der thermodynamischen Funk tionen (4.3), femer die mathematische Analyse der Thomas-Fermi-Theorie (4.1,2), welche zu einem Verstandnis der Stabilitat der Materie fiihrt. Es ist zu erwarten, daB manche der LUcken dieses Gedankengebaudes zuwachsen und etliche der zur Zeit noch unbefriedigend gel osten Fragen in nicht allzu femer Zukunft auch auf der Erfolgsliste stehen werden.

Quantenmechanik: Lehrbuch zur Theoretischen Physik III

Mechanik: Lehrbuch zur Theoretischen Physik I

Elektrodynamik: Lehrbuch zur Theoretischen Physik II

Lehrbuch der Theoretischen Physik: Erster Band Physik der Vorgänge Bewegung · Elektrizität · Licht · Wärme

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Müller-Pouillet's Lehrbuch der Physik und Meteorologie