Ebook: Theoretische Physik für Studierende des Lehramts 2: Elektrodynamik und Spezielle Relativitätstheorie
Author: Peter Schmüser (auth.)
- Tags: Theoretical Mathematical and Computational Physics, Teaching and Teacher Education, Classical and Quantum Gravitation Relativity Theory, Magnetism Magnetic Materials
- Series: Springer-Lehrbuch
- Year: 2013
- Publisher: Springer-Verlag Berlin Heidelberg
- Edition: 1
- Language: German
- pdf
Die Grundlagen der Elektrodynamik und Speziellen Relativitätstheorie werden in systematischer Weise eingeführt. Dabei stehen die physikalischen Prinzipien im Vordergrund und nicht so sehr die mathematischen Methoden, um Studierenden, deren zweites Fach nicht die Mathematik ist, einen leichteren Zugang zur Theorie zu bieten. Didaktische Anmerkungen und praxisnahe Übungsaufgaben helfen hierbei. Ausführlichere Rechnungen finden sich in den Anhängen des Buches. Es wird konsequent das Internationale Einheitensystem verwendet, um mit den Lehrbüchern der Experimental- und Schulphysik kompatibel zu sein.
Wichtige physikalische Begriffsbildungen werden ausführlich diskutiert und mit einer Vielzahl von Abbildungen illustriert: beispielsweise das Konzept des elektrischen Feldes und die Unterscheidung zwischen Fern- und Nahwirkung, die Rolle der Felder E und B sowie D und H oder die Bedeutung des Verschiebungsstroms. Querverbindungen zur Quantentheorie sind die Eichinvarianz und der Aharonov-Bohm-Effekt.
In der Relativitätstheorie werden folgende Themen behandelt: Inertialsysteme, Lorentz-Transformation, Zeitdilatation und Zwillingsparadoxon (mit Beispielen), Addition von Geschwindigkeiten, relativistische Masse und Energie, Doppler-Effekt, Vierervektoren, Anwendungen in der Beschleuniger- und Elementarteilchenphysik. Die enge Verknüpfung der elektromagnetischen Erscheinungen mit der Relativitätstheorie wird herausgearbeitet. Besonders wichtig ist die Erkenntnis, dass die Lorentz-Kraft als relativistische Ergänzung der Coulomb-Kraft gedeutet werden kann.
Im letzten Kapitel wird ein Ausblick auf die Dirac-Gleichung gegeben als relativistische Verallgemeinerung der Schrödinger-Gleichung. Die fundamentalen neuen Vorhersagen werden diskutiert: Existenz der Antiteilchen, Spin 1/2 und anomales magnetisches Moment des Elektrons.
Die Grundlagen der Elektrodynamik und Speziellen Relativit?tstheorie werden in systematischer Weise eingef?hrt. Dabei stehen die physikalischen Prinzipien im Vordergrund und nicht so sehr die mathematischen Methoden, um Studierenden, deren zweites Fach nicht die Mathematik ist, einen leichteren Zugang zur Theorie zu bieten. Didaktische Anmerkungen und praxisnahe ?bungsaufgaben helfen hierbei. Ausf?hrlichere Rechnungen finden sich in den Anh?ngen des Buches. Es wird konsequent das Internationale Einheitensystem verwendet, um mit den Lehrb?chern der Experimental- und Schulphysik kompatibel zu sein.
Wichtige physikalische Begriffsbildungen werden ausf?hrlich diskutiert und mit einer Vielzahl von Abbildungen illustriert: beispielsweise das Konzept des elektrischen Feldes und die Unterscheidung zwischen Fern- und Nahwirkung, die Rolle der Felder E und B sowie D und H oder die Bedeutung des Verschiebungsstroms. Querverbindungen zur Quantentheorie sind die Eichinvarianz und der Aharonov-Bohm-Effekt.
In der Relativit?tstheorie werden folgende Themen behandelt: Inertialsysteme, Lorentz-Transformation, Zeitdilatation und Zwillingsparadoxon (mit Beispielen), Addition von Geschwindigkeiten, relativistische Masse und Energie, Doppler-Effekt, Vierervektoren, Anwendungen in der Beschleuniger- und Elementarteilchenphysik. Die enge Verkn?pfung der elektromagnetischen Erscheinungen mit der Relativit?tstheorie wird herausgearbeitet. Besonders wichtig ist die Erkenntnis, dass die Lorentz-Kraft als relativistische Erg?nzung der Coulomb-Kraft gedeutet werden kann.
Im letzten Kapitel wird ein Ausblick auf die Dirac-Gleichung gegeben als relativistische Verallgemeinerung der Schr?dinger-Gleichung. Die fundamentalen neuen Vorhersagen werden diskutiert: Existenz der Antiteilchen, Spin 1/2 und anomales magnetisches Moment des Elektrons.
Die Grundlagen der Elektrodynamik und Speziellen Relativit?tstheorie werden in systematischer Weise eingef?hrt. Dabei stehen die physikalischen Prinzipien im Vordergrund und nicht so sehr die mathematischen Methoden, um Studierenden, deren zweites Fach nicht die Mathematik ist, einen leichteren Zugang zur Theorie zu bieten. Didaktische Anmerkungen und praxisnahe ?bungsaufgaben helfen hierbei. Ausf?hrlichere Rechnungen finden sich in den Anh?ngen des Buches. Es wird konsequent das Internationale Einheitensystem verwendet, um mit den Lehrb?chern der Experimental- und Schulphysik kompatibel zu sein.
Wichtige physikalische Begriffsbildungen werden ausf?hrlich diskutiert und mit einer Vielzahl von Abbildungen illustriert: beispielsweise das Konzept des elektrischen Feldes und die Unterscheidung zwischen Fern- und Nahwirkung, die Rolle der Felder E und B sowie D und H oder die Bedeutung des Verschiebungsstroms. Querverbindungen zur Quantentheorie sind die Eichinvarianz und der Aharonov-Bohm-Effekt.
In der Relativit?tstheorie werden folgende Themen behandelt: Inertialsysteme, Lorentz-Transformation, Zeitdilatation und Zwillingsparadoxon (mit Beispielen), Addition von Geschwindigkeiten, relativistische Masse und Energie, Doppler-Effekt, Vierervektoren, Anwendungen in der Beschleuniger- und Elementarteilchenphysik. Die enge Verkn?pfung der elektromagnetischen Erscheinungen mit der Relativit?tstheorie wird herausgearbeitet. Besonders wichtig ist die Erkenntnis, dass die Lorentz-Kraft als relativistische Erg?nzung der Coulomb-Kraft gedeutet werden kann.
Im letzten Kapitel wird ein Ausblick auf die Dirac-Gleichung gegeben als relativistische Verallgemeinerung der Schr?dinger-Gleichung. Die fundamentalen neuen Vorhersagen werden diskutiert: Existenz der Antiteilchen, Spin 1/2 und anomales magnetisches Moment des Elektrons.
Content:
Front Matter....Pages I-XII
Grundlagen von Elektrizit?t und Magnetismus....Pages 1-30
Zeitlich konstante elektrische und magnetische Felder....Pages 31-71
Die Maxwell'schen Gleichungen....Pages 73-90
Elektromagnetische Wellen im Vakuum....Pages 91-117
Elektromagnetische Wellen in Materie, Hohlleitern und Kabeln....Pages 119-134
Relativistische Mechanik....Pages 135-161
Relativistische Elektrodynamik....Pages 163-176
Ausblick: Quantenelektrodynamik....Pages 177-197
Back Matter....Pages 199-258
Die Grundlagen der Elektrodynamik und Speziellen Relativit?tstheorie werden in systematischer Weise eingef?hrt. Dabei stehen die physikalischen Prinzipien im Vordergrund und nicht so sehr die mathematischen Methoden, um Studierenden, deren zweites Fach nicht die Mathematik ist, einen leichteren Zugang zur Theorie zu bieten. Didaktische Anmerkungen und praxisnahe ?bungsaufgaben helfen hierbei. Ausf?hrlichere Rechnungen finden sich in den Anh?ngen des Buches. Es wird konsequent das Internationale Einheitensystem verwendet, um mit den Lehrb?chern der Experimental- und Schulphysik kompatibel zu sein.
Wichtige physikalische Begriffsbildungen werden ausf?hrlich diskutiert und mit einer Vielzahl von Abbildungen illustriert: beispielsweise das Konzept des elektrischen Feldes und die Unterscheidung zwischen Fern- und Nahwirkung, die Rolle der Felder E und B sowie D und H oder die Bedeutung des Verschiebungsstroms. Querverbindungen zur Quantentheorie sind die Eichinvarianz und der Aharonov-Bohm-Effekt.
In der Relativit?tstheorie werden folgende Themen behandelt: Inertialsysteme, Lorentz-Transformation, Zeitdilatation und Zwillingsparadoxon (mit Beispielen), Addition von Geschwindigkeiten, relativistische Masse und Energie, Doppler-Effekt, Vierervektoren, Anwendungen in der Beschleuniger- und Elementarteilchenphysik. Die enge Verkn?pfung der elektromagnetischen Erscheinungen mit der Relativit?tstheorie wird herausgearbeitet. Besonders wichtig ist die Erkenntnis, dass die Lorentz-Kraft als relativistische Erg?nzung der Coulomb-Kraft gedeutet werden kann.
Im letzten Kapitel wird ein Ausblick auf die Dirac-Gleichung gegeben als relativistische Verallgemeinerung der Schr?dinger-Gleichung. Die fundamentalen neuen Vorhersagen werden diskutiert: Existenz der Antiteilchen, Spin 1/2 und anomales magnetisches Moment des Elektrons.
Content:
Front Matter....Pages I-XII
Grundlagen von Elektrizit?t und Magnetismus....Pages 1-30
Zeitlich konstante elektrische und magnetische Felder....Pages 31-71
Die Maxwell'schen Gleichungen....Pages 73-90
Elektromagnetische Wellen im Vakuum....Pages 91-117
Elektromagnetische Wellen in Materie, Hohlleitern und Kabeln....Pages 119-134
Relativistische Mechanik....Pages 135-161
Relativistische Elektrodynamik....Pages 163-176
Ausblick: Quantenelektrodynamik....Pages 177-197
Back Matter....Pages 199-258
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