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Was ist Physik?

In diesem Kapitel wird die Physik selbst thematisiert. Es geht um:

  • Grenzen und Möglichkeiten
  • Erkenntnisgewinn
  • Vorgehensweise
    • induktiv
    • deduktiv
  • Abbildung der Realität mit Modellen
  • Einschränkungen der Modelle
  • Experimente und Fehler

Messunsicherheit und Fehlerrechnung

Übersicht der physikalischen Größen, Einheiten und Konstanten

Energie, Energieträger und Potential - Ein zentrales Modell

Wiederholung und Zusammenfassung des Wissens aus Klasse 8-11.

Mechanik

Wiederholung in Stichworten von Klasse 8 bis 11

Beschreiben von Bewegungen in einem Koordinatensystem, das man gewählt hat

Grundlagen über Felder

Das Gravitationsfeld

  • Graphische Darstellung
    • Feldlinien unter Zugspannung
    • Feldflächen
  • Messung der Feldstärke
    • Konzept des Probekörpers
    • Stetige Verkleinerung des Probekörpers
    • Unabhängigkeit von der Größe des Probekörpers
  • Das Potential
    • Berechnung der Energie durch Wegintegrale
    • Veranschaulichung durch Potentialgebirge
    • Script Uni-Tübingen
  • Felderzeugende Masse und Feldstärke
  • Das Zentralfeld

Elektrisches Feld

  • Einführung in die Elektrostatik
    • Anziehung und Abstoßung
    • Graphische Darstellung von elektrischen Feldern
    • Grieskörnchenversuche
    • Feldlinien / Zugspannung
    • Feldflächen / Druckspannung
    • Influenz
    • Abschirmung (Faradayscher Käfig)
  • Messung der Feldstärke
    • Konzept des Probekörpers
    • Stetige Verkleinerung des Probekörpers
    • Unabhängigkeit von der Größe des Probekörpers
  • Das Zentralfeld
  • Kondensatoren
    • Plattenkondensator
    • Kapazität eines Kondensators
    • Energie elektrischer Felder
    • Materie im elektrischen Feld

Magnetisches Feld

Uni München, Elektromagnetismus

    • Magnetfeld um einen Leiter
    • Stromdurchflossenene Spule
    • Feldstärke

[1]

Elektromagnetische Induktion

  • Das Induktionsgesetz
  • Energieerhaltung und Lenzsche Regel
  • Selbstinduktion
  • Induktivität einer Spule

Energie des magnetischen Feldes

  • Dynamo (Wechselstromgenerator)


Mechanische Schwingungen

Hier werden anhand von wichtigen Beispielen die zentralen Begriffe einer Schwingung erläutert.
Kinder beim Schaukeln

Mechanische Wellen

  • Grundbegriffe und Beispiele zu mechanischen Wellen
    • Wellenlänge
    • Ausbreitungsgeschwindigkeit
    • Amplitude
    • Energie


Elektromagnetische Wellen

  • Radio: Sender-Empfänger
  • Verknüpfung elektrischer und magnetischer Wechselfelder


Licht

  • Übersicht und Sammlung bisherigen Wissens
    • Wellen- kontra Teilchenmodell
    • Farben
    • Lichtgeschwindigkeit
    • geometrische Optik
  • Welleneigenschaften des Lichts
    • Hygensches Prinzip
    • Beugungs- und Interferenzerscheinungen
  • Teilcheneigenschaften des Lichts
    • Fotoeffekt
  • Erzeugung von Licht (Lampen)
    • Glühlampen (heiße Körper)
    • leuchtende Gase
    • LASER


Spezielle Relativitätstheorie

Quanten- und Atomphysik

  • Beschreibung von Teilchen mit Wellenfunktionen
    • Aufenthaltswahrscheinlichkeit
    • Superposition
  • Elektronenbeugung
  • Das Unschärfeprinzip
    • Heisenbergsche Unschärferelation

Links


ALTER INHALT!!

Einführung


Experimentell-induktives Vorgehen am Beispiel einer Schwingung


Theoretisch-deduktives Vorgehen am Beispiel der Energie

Wiederholung und Vertiefung des Wissens aus Klasse 8-11.


Verschiedene Methoden der Bewegungsuntersuchung


Mechanik

Wiederholung in Stichworten von Klasse 8 bis 11

Beschreiben von Bewegungen in einem gewählten Koordinatensystem.

Bewegungszustände und deren Veränderungen (Newtonsche Axiome). Die Erhaltungsgrößen Impuls und Energie.


Mechanische Schwingungen

Kinder beim Schaukeln

Mind map zu mechanischen Schwingungen. (freemind-Datei) vergrößern Mind map zu mechanischen Schwingungen. (freemind-Datei)

Hier werden anhand von wichtigen Beispielen die zentralen Begriffe einer Schwingung erläutert.

[bearbeiten] Mechanische Wellen Mind map zu Wellen. (freemind-Datei) vergrößern Mind map zu Wellen. (freemind-Datei) 

   * Grundbegriffe und Beispiele zu mechanischen Wellen
   * Zeigermodell und Wellengleichung
   * Interferenz
   * Das Huygenssche Prinzip
   * Reflektion und Brechung
   * Beugung an Öffnungen und Hindernissen
   * Dopplereffekt
   * Stehende Wellen
   * Aufgaben zu Wellen
   * Links zu Wellen

[bearbeiten] Grundlagen über Felder Mind map zu Feldern. (freemind-Datei) vergrößern Mind map zu Feldern. (freemind-Datei) 

   * Ziele der Feldtheorien
   * Fern- und Nahwirkungstheorie
   * Felduntersuchung mit Probekörpern (Monopolen)
   * Graphische Darstellung von Feldern
   * Dipole im Feld

[bearbeiten] Das Gravitationsfeld 

   * Feldstärke des Gravitationsfeldes
   * Potential des Gravitationsfeldes
   * Das Zentrale Gravitationsfeld
   * Messung der Gravitationskonstanten mit der Drehwaage nach Cavendish
   * Links zum Gravitationsfeld

[bearbeiten] Das elektrische Feld 

   * Elektrostatik Grundlagen
   * Wiederholung elektrischer Grundbegriffe
   * Der elektrische Stromkreis
   * Untersuchung des elektrischen Feldes mit Dipolen (Grieskörnchenversuche)
   * Feldstärke des elektrischen Feldes
   * Potential des elektrischen Feldes
   * Flächenladungsdichte, elektrische Feldkonstante und erste Maxwellsche Gleichung
   * Das zentrale elektrische Feld
   * Geladene Teilchen in elektrischen Feldern
   * Das Oszilloskop
   * Flächenladungsdichte, elektrische Feldkonstante und erste Maxwellsche Gleichung
   * Der Kondensator
   * Die Energie des elektrischen Feldes
   * Messen der Elementarladung (Millikanversuch)
   * Aufgaben zum elektrischen Feld

[bearbeiten] Magnetisches Feld 

   * Grundlagen des magnetischen Feldes

Mind map zum Magnetfeld. (freemind-Datei) vergrößern Mind map zum Magnetfeld. (freemind-Datei) 

   * Untersuchen des magnetischen Feldes
   * Felderzeugung durch Magnetisierung (4st)
   * Material im magnetischen Feld (4st)
   * Felderzeugung durch elektrische Ströme
   * Die magnetische Feldstärke
   * Messung der magnetischen Ladung (4st)
   * Lorentzkraft
   * Der Halleffekt
   * Ladungen im magnetischen Feld
   * Fragen zur Klausur über Kondensator und Magnetfeld
   * Links zum Magnetfeld

[bearbeiten] Elektro-Magnetismus 

   * Das Induktionsgesetz und die magnetische Flussdichte
   * Praktikum: Induktion
   * Selbstinduktion
   * Energieübertragung durch Induktion: Lenzsche Regel und Wirbelstrombremse
   * Die Energie des magnetischen Feldes
   * Praktikum: Drahtlose Energieübertragung
   * Die Maxwellschen Gleichungen
   * Aufgaben zum Elektro-Magnetismus

[bearbeiten] Elektromagnetische Schwingungen und Wellen 

   * Der elektrische Schwingkreis
   * Mathematische Beschreibung von Schwingkreisen
   * Energiezufuhr bei Schwingkreisen
   * Der Tesla-Transformator
   * Elektromagnetische Wellen
   * Versuche mit Mikrowellen
   * Ausbreitungsgeschwindigkeit der elektromagnetischen Welle in Medien
   * Polarisation einer elektro-magnetischen Welle
   * Versuche mit dem Mikrowellenherd

[bearbeiten] Licht Mind map zum Licht. (freemind-Datei) vergrößern Mind map zum Licht. (freemind-Datei) [bearbeiten] Die Welleneigenschaften des Lichts 

   * Messung der Lichtgeschwindigkeit
   * Doppelspaltversuch (Schatten eines Haares)
   * der Einfachspaltversuch
   * Optische Gitter
   * Die CD als Reflektionsgitter
   * Interferenz an einer Seifenhaut (dünne Schicht)
   * Berechnung von Intensitäten der Interferenzmuster mit Zeigern (Cornu-Spirale)
   * Die Kohärenz von Licht
   * Polarisation von Licht
   * Brechung von Licht
   * Das Auflösungsvermögen von optischen Geräten
   * Das Michelson Interferometer 

   * Aufgaben zur Klausur (Maxwell, el-magn Wellen, Mikrowellen, Licht)
   * Klausur zu elektromagnetischen Wellen und Licht

[bearbeiten] Spezielle Relativitätstheorie [bearbeiten] Grundlagen der Quantentheorie [bearbeiten] Licht als Teilchen 

   * Der Photoeffekt
   * Umkehrung des Photoeffekts in einer Leuchtdiode (LED)
   * Masse & Impuls von Photonen - Der Compton-Effekt

[bearbeiten] Welleneigenschaften von Teilchen 

   * Materiewellen nach de Broglie

[bearbeiten] Quantentheorie nach Schrödinger (Wellenfunktion) und Feynman (Pfadintegrale) 

   * Der Doppelspaltversuch mit Wellen und Teilchen
   * Ein-Teilchen-Experimente
   * Zustandsfunktion, Superpositionsprinzip und Wahrscheinlichkeitsinterpretation beim Doppelspalt (Zeigermodell)
   * Der Quantenradierer
   * Reflektion von Lichtquanten an einem Spiegel
   * Quantentheoretische Untersuchung der geradlinigen Lichtausbreitung
   * Ein Vergleich von klassischer Physik mit Quantenphysik
   * Philosophie Fragen und Interpretationen der Quantentheorie
   * Der Knaller Test

[bearbeiten] Messungen in der Quantenmechanik 

   * Die Heisenbergsche Unschärferelation
   * Verwendung von Wellenpaketen und Fouriertransformation

[bearbeiten] Aufgaben zur Quantenphysik 

   * Aufgaben zur Quantentheorie
   * Klausur zur Quantentheorie
   * Fragen zur Wellen- Teilchen- und Quantentheorie

[bearbeiten] Etwas Philosophie und Geschichte 

   * Philosophie der Wahrscheinlichkeit
   * Tabellarische Übersicht der Experimente der Atom- und Quantenphysik
   * Atommodelle
   * Der Potentialtopf

[bearbeiten] Links 

   * Links zur Quantentheorie

[bearbeiten] Atomphysik und die Schrödingergleichung 

   * Kurzer geschichticher Abriss der Atommodelle
   * Das Bohrsche Atommodell
   * Eingesperrte Quanten; der Potentialtopf
   * Heuristische Herleitung der eindimensionalen zeitunabhängigen Schrödingergleichung
   * Heuristische Lösungen der eindimensionalen zeitunabhängigen Schrödingergleichung
   * Numerisches Lösungsverfahren für die eindimensionale zeitunabhängige Schrödingergleichung
   * Links zur Atomphysik 

   * Die Schrödingergleichung des Wasserstoffatoms (Orbitale)
   * Das Hybrid-Orbital 

   * Der Franck-Hertz-Versuch 

   * Aufgaben zur Atomphysik und der Schrödingergleichung

[bearbeiten] Chaostheorie 

   * Einführung in die Chaostheorie
   * Das chaotische Drehpendel
   * Das chaotische Magnetpendel
   * Das chaotische Doppelpendel
   * Diskrete dynamische Systeme

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