physik lehrbücher

Lehrbuch der Theoretischen Physik. Siegfried Flügge. Taschenbuch.

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.

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.

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.

G. Elementare Atomtheorie.- Die Bausteine der Materie und ihre Eigenschaften.- II. Die einfachsten empirischen Gesetzmäßigkeiten der Linienspektren und ihre Deutung.- III. Das Modell des Wasserstoffs und des Leuchtelektrons.- IV. Struktur und Eigenschaften der Atome.- V. Intensität und Polarisation der Spektrallinien.- H. Quantentheorie.- I. Die wellenmechanische Formulierung der Quantentheorie.- II. Die Matrizendarstellung der Quantentheorie.- III. Die statistische Deutung der Quantentheorie.- IV. Quantentheorie zeitabhängiger Systeme.- V. Translatorische Bewegungen.- VI. Stoß- und Streuprozesse.- VII. Relativistische Quantentheorie. Der Elektronenspin.- VIII. Systeme gleicher Teilchen.- I. Feldtheorie der Materie.- I. Klassische Feldmodelle.- II. Kanonische Theorie und Quantisierung der Felder.- III. Wechselwirkung von Feldern.- IV. Elementarprozesse.- J. Kernphysik.- I. Eigenschaften und Bausteine der Atomkerne.- II. Das System zweier Nukleonen.- III. Der Aufbau der Kerne mit vielen Nukleonen.- IV. Der Schalenaufbau der Atomkerne.- V. Kernreaktionen.- VI. Der spontane radioaktive Zerfall.- K. Moleküle. Chemische Bindung.- I. Die Elektronenkonfiguration in den Molekülen.- II. Die chemische Bindung.- III. Schwingung und Rotation zweiatomiger Moleküle.- IV. Die Spektren der Moleküle. Bandenspektren.- V. Mehratomige Moleküle.- L. Statistik.- I. Die klassische Statistik und ihr Verhältnis zur Quantentheorie.- II. Bosestatistik und Fermistatistik.- III. Teilchen in äußeren Kraftfeldern.- M. Struktur und Eigenschaften der Gase.- I. Das ideale Gas im thermodynamischen Gleichgewicht.- II. Zusammenstöße zwischen den Molekülen.- III. Kinetische Theorie des Nichtgleichgewichts.- N. Elektronik.- I. Elektronen und Ionenoptik.- II. Relativistische Elektronen- undIonenoptik. Teilchenbeschleuniger.- III. Emission, Neutralisation und Absorption von Ladungsträgern an Oberflächen.- IV. Die Raumladung in der Vakuumelektronik.- V. Die Elementarprozesse der Gaselektronik.- VI. Einige Typen elektrischer Entladungen in Gasen.- O. Struktur und Eigenschaften der zusammenhängenden Materie.- I. Der Aufbau der kompakten Materie aus Atomen und Molekülen.- II. Mechanische und elektrische Eigenschaften nichtmetallischer Gitter.- III. Die optischen Eigenschaften der Kristallgitter.- IV. Gittertheorie der Metalle.- V. Halbleiter.- VI. Der flüssige Zustand.

Unveränderter Nachdruck der Originalausgabe von 1905. Der Verlag Antigonos spezialisiert sich auf die Herausgabe von Nachdrucken historischer Bücher. Wir achten darauf, dass diese Werke der Öffentlichkeit in einem guten Zustand zugänglich gemacht werden, um ihr kulturelles Erbe zu bewahren.

Unveränderter Nachdruck der Originalausgabe von 1916.

Unveränderter Nachdruck der Originalausgabe von 1905. Der Verlag Antigonos spezialisiert sich auf die Herausgabe von Nachdrucken historischer Bücher. Wir achten darauf, dass diese Werke der Öffentlichkeit in einem guten Zustand zugänglich gemacht werden, um ihr kulturelles Erbe zu bewahren.

Unveränderter Nachdruck der Originalausgabe von 1868.

Unveränderter Nachdruck der Originalausgabe von 1916.

§ 1. Abgrenzung und Aufgaben der Physik. Das Wort Physik bedeutete ursprüng lich Lehre von der Natur. In diesem allgemeinen Sinne ist also die gesamte Natur, soweit sie beobachtbar, d. h. unseren Sinnen und Meßgeräten zugänglich ist, Gegenstand der Physik. Einzelne Zweige der Physik als der allgemeinen Natur lehre haben sich im Laufe der Zeit zu besonderen selbständigen Wissenschaften ent · wickelt, so die sich mit der belebten Natur befassenden Wissengebiete, wie die Biologie, dann die Astronomie, welche die physikalischen Vorgänge im Kosmos untersucht, und die Chemie, welche die stoffiichen Veränderungen der Körper, d. h. die Reaktionen der Atome und Moleküle betrachtet und daher auch als die "Physik 1 der Atomgruppierungen" bezeichnet werden kann . Sondern wir diese verschiedenen Teilgebiete aus, so bleibt für die Physik im heutigen, engeren Sinne als Aufgabe, die Grundgesetze der unbelebten Welt sowie die hier wirksamen Kräfte und Energiebeziehungen aufzudecken. Es ist dann Sache der anderen Wissenschaften, wie der Biologie, Medizin, Chemie und ins besondere auch der Technik, sich die Erkenntnisse der Physik zunutze zu machen. Die zielbewußte praktische Anwendung physikalischer Erkenntnisse im großen hat unter anderem die moderne Technik hervorgebracht. Jede neue physikalische Entdeckung führt früher oder später zu neuen technischen Möglichkeiten. Als Beispiel nennen wir nur die Entwicklung von der durch FARADAY entdeckten elektromagnetischen Induktion bis zur heutigen Wechselstromtechnik. So ist die Physik als Quelle neuer Entwicklungen und prinzipiellen Fortschritts die Grund wissenschaft für alle Naturwissenschaften einschließlich der Technik. Man kann ohne Übertreibung sagen: Die Physik von heute bestimmt die Technik von morgen.

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 Einführungsbande übergebe ich den ersten Teil eines auf insgesamt fünf Bände bemessenen Unterrichtswerkes für theoretische Physik der Öffentlichkeit. Alle fünf Bände sind organisch herausgewachsen aus einer zwanzigjährigen Lehrtätigkeit an den Uni versitäten Berlin, Königsberg, Göttingen und vor allem Marburg. Da die deutsche Literatur auf dem Gebiet solcher Lehrbücher 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 fühlt -, bedarf es einer etwas eingehenderen Begründung, wenn ein neuer Versuch unternommen wird. Die Ursache ist im Grunde einfach. Die genannten Werke sind bei aller Schönheit im einzelnen wie in der Gesamtkonzeption, die ihre Benutzung auch heute noch zu einem Genuß machen können, aus einer Idee heraus geschrieben, die nicht mehr dem Bilde entspricht, das die Physik heute darbietet. Der tiefe Einschnitt, der die Physik vor Begrün dung der Quantenmechanik von der heutigen Physik nach Begründung 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 Schönheit auf den Lernenden ausstrahlen. Dies Ziel kann in sehr verschiedenen Formen, je nach Temperament und Anlage des Verfassers angestrebt werden.

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Unveränderter Nachdruck der Originalausgabe von 1868.

Unveränderter Nachdruck der Originalausgabe von 1905. Der Verlag Antigonos spezialisiert sich auf die Herausgabe von Nachdrucken historischer Bücher. Wir achten darauf, dass diese Werke der Öffentlichkeit in einem guten Zustand zugänglich gemacht werden, um ihr kulturelles Erbe zu bewahren.