Präsentation Inhalt und Anmerkungen
Frablich gekennzeichnet: Files mit explizitem Bezug zu Versuchen im "Physikalischen Praktikum für Mediziner und Zahnmediziner" 
Welcome_u_Roadmap.pps Blockdiagramm zum Aufbau der Vorlesung , Termine
Blick_in_die_Kosmologie_10.pps Vom Zeitpunkt der Entstehung des Weltalls vor 13 10^9 Jahren bis jetzt gilt, gemäß dem Standardmodell: 
Die Energie des gesamten Systems ist konstant 
Beim Big Bang entsteht eine dichte Wolke identischer Teilchen mit Temperatur von 10^32K und einer einheitlichen Kraft, 
nach 10^-43 s  erscheint die Gravitationskraft, 
nach 10 s (10^10 K) Beginn der Strahlungs-Ära: 
Die Strahlung enthält mehr Energie als die Materie, die durch Umwandlungen aus Strahlung entsteht
Rekombination von Materie mit Antimaterie erzeugt wieder Strahlung
Nach 300 000 Jahren (3000 K) bis heute: Materie enthält mehr Energie als Strahlung 
Es entstehen Atome, Galaxien, und, auf (mindestens) einem Planeten mit besonders günstigen Bedingungen (Temperaturen um 273 K ± 50 K), organisches Leben mit Pflanzen, Tieren und sogar   Menschen 
Die Strahlung der ersten 10^-43 s erscheint noch jetzt als kosmische Hintergrundstrahlung, allerdings: 
Die Expansion des Weltalls verlängerte die Wellenlänge in den Mikrowellen-Bereich 
Grundgroessen_Vollversion.pps Grundgrößen der Mechanik und Wärmelehre 
Zeit [s] Sekunde 
Länge [m] Meter 
Masse [kg] Kilogramm 
Temperatur [K] Kelvin 
Grundgröße der Elektrizitätslehre 
Elektrische Stromstärke [A] Ampere 
Grundgröße der Lichtstärke (physiologisches Empfinden) 
Lichtstärke [cd] Candela 
Geschwindigkeit_Schall.pps Die Geschwindigkeit ist ein Quotient, 
Zähler: Weg, 
Nenner: Zeit 
Die Schallgeschwindigkeit in Luft bei 20° C beträgt 344 m/s  
Die Lichtgeschwindigkeit c = 3 · 10^8 m/s ist eine Naturkonstante, 
Geschwindigkeit der Photonen 
höchste Geschwindigkeit für die Ausbreitung von Information und Energie 
Ue_1_20100416_p.pdf Übung zur logharitmischen Darstellung
Loesungs_Mappe_Ue_1.xls Lösung dazu
Oszilloskop.pps Das Oszilloskop beruht auf einer Braunschen Röhre mit lang nachleuchtendem Fluoreszenz-Schirm 
Zwei orthogonale Kondensator-Platten lenken den Elektronenstrahl ohne Verzögerung (!) ab 
Einsatz: 
Darstellung periodischer Signale 
Registrierung sehr kurzer Signale 
Versuch_Messung_der_Geschwindigkeit_10.pps Geschwindigkeit: Quotient 
Zähler: Änderung desWegs 
Nenner: Änderung der Zeit 
Mittlere Geschwindigkeit: 
Mittelwert der in den einzelnen Intervallen gemessenen Geschwindigkeiten 
Standardabweichung: 
Maß für die Abweichung der einzelnen Messwerte vom Mittelwert 
Mittelwert_u_Standardabweichung_10.pps Die Messung eines Wertes x werde mehrfach wiederholt 
Der Mittelwert µ ist ein Quotient, 
Zähler Summe über alle Messwerte x,   
Nenner Anzahl der Messwerte 
Die Standardabweichung   ist ein Quotient, 
Zähler: Wurzel aus der Summe über alle Quadrate der Differenzen zwischen den Messwerten x und dem Mittelwert µ,   
Nenner: Wurzel aus der Anzahl der Messwerte, -1 
Legt man ein Intervall der Breite ± N· um den Mittelwert µ, dann erwartet man bei mehrfacher Wiederholung der Messung für 
N=1    68 % 
N=2    95 % 
N=3    99,7 % 
der Messwerte innerhalb, den Rest außerhalb des Intervalls 
Ue_2_20100423_p.pdf Übung zur Standardabweichung und zum Oszilloskop
Loesungs_Mappe_Ue_2.xls Lösungen dazu
Geradlinige_Bewegung_Beschleunigung_PM.pps Geschwindigkeit: Quotient 
Zähler: Änderung des Wegs 
Nenner: Änderung der Zeit 
Beschleunigung: Quotient 
Zähler: Änderung der Geschwindigkeit 
Nenner: Änderung der Zeit 
Speziell, wenn der Weg als Funktion der Zeit bekannt ist: 
Geschwindigkeit: Ableitung des Wegs nach der Zeit 
Beschleunigung: Ableitung der Geschwindigkeit nach der Zeit 
Das ist die zweite Ableitung des Wegs nach der Zeit 
Weg, Geschwindigkeit und Beschleunigung sind über ihre zeitlichen Ableitungen bzw. Integrale - miteinander verknüpft 
Masse_Kraft_Traegheit.pps Masse: elementare Eigenschaft eines jeden Körpers 
Kraft: vermittelt die Wirklichkeit 
Definition der Kraft mit den drei Newtonschen Axiomen 
1.Ein sich kräftefrei bewegender Körper behält seine Geschwindigkeit nach Betrag und Richtung bei 
2.Die Kraft ist proportional zur Beschleunigung, Proportionalitätskonstante ist die träge Masse 
3.Actio gleich Reactio, jede Kraft erzeugt eine gleichgroße, aber entgegensetzt gerichtete  Kraft 
Ort der Masse ist der Schwerpunkt unabhängig von der Form des Körpers 
Jean_le_Rond_Hafenszene.pps Trägheitskräfte erscheinen "aus dem Nichts"
Masse_Gravitationsgesetz.pps Massen ziehen sich an: Die Kraft errechnet sich aus dem Gravitationsgesetz 
Die Gravitationskraft zwischen zwei Massen ist ein Quotient: 
F = G · m1 · m2 / r^2   [N] 
Zähler: Produkt aus beiden Massen und der Gravitationskonstanten 
G = 6,67 · 10^(-11) [Nm^2/kg^2] 
Nenner: Quadrat aus dem Abstand der Schwerpunkte beider Massen 
Die im Gravitationsgesetz erscheinenden Massen zeigen eine neben der trägen Masse weitere Eigenschaft, die schwere Masse 
Aus der Masse der Erde errechnet sich die Fallbeschleunigung g = 9,81 [m/s^2] 
Ue_3_20100430_p.pdf Übungen zum Weg-Zeitgestz, Geschwindigkeit und Beschleunigung
Loesungs_Mappe_Ue_3.xls Lösungen dazu
Masse_u_Energie_10_PM.pps Masse kann in Energie umgewandelt werden: 
W = m·c2  [J],  
m [kg] Masse 
c = 3 ·108  [m/s] Geschwindigkeit des Lichts im Vakuum 
Energie aus Masse entsteht bei Kernreaktionen 
Auch die Umkehrung gilt: Energie von Strahlung kann in Teilchenpaare umgewandelt werden: 
W = h·f = m·c2  [J], 
f [1/s]  Frequenz der elektromagnetischen Strahlung 
h = 6.626068 × 10^-34 [Js] Plancksches Wirkungsquantum (Max Planck, * 23.4.1858) 
Bei der Paarbildung entsteht Masse aus Strahlung 
Kreisbahn_und_Schwingung_09.pps Fahrstrahl: Vektor vom Mittelpunkt zu einem Punkt auf dem Kreisumfang   
Die Komponenten des Fahrstrahls sind Funktionen von Radius r und Winkel , z. B.: 
x = r · cos  
y = r · sin  
Bei konstanter Winkelgeschwindigkeit verhalten sich die Komponenten des Fahrstrahls wie die Amplituden von Schwingungen in Form von Sinus- bzw. Kosinus Funktionen der Zeit 
Schwingung_Begriffe_10.pps Eine Schwingung beschreibt eine zeitlich periodische Auslenkung gemäß der Funktion 
  y(t) = y0 · sin ·t    
y0  Amplitude, maximale Auslenkung der Schwingung, die Einheit ist die der schwingenden Größe 
T  [s] Periode der Schwingung 
f  = 1 / T  [1/s]  Frequenz 
  = 2· / T    [1/s]  Winkelgeschwindigkeit (Kreisfrequenz) 
Periode, Frequenz und Winkelgeschwindigkeit (Kreisfrequenz) sind als Funktionen der Periode gewissermaßen Synonyme, ihr Gebrauch richtet sich nach der Anwendung 
Phase: Differenz zweier Auslenkungsmuster bezüglich der Winkel- bzw. der Zeitachse
Schwingung_Welle_long_transv_10.pps Wellen sind periodische Auslenkungen einer physikalischen Größe:
u ( s,t ) = u0 · sin( k·s - ·t ) 
Funktionen des Orts s und der Zeit t mit der 
Wellenlänge [m] undc Wellenzahl k = 2/ [1/m] 
Frequenz  f = 1 / T [1/s], Kreisfrequenz = 2 · f: 
Longitudinalwellen: Auslenkung in Richtung des Wellenvektors 
Transversalwellen: Auslenkung senkrecht zur Richtung des Wellenvektors 
Beispiele für Wellen mit Einheit der Amplitude u0  : 
Mechanische Wellen: 
Auslenkung [m] der Saite eines Instruments (transversal) 
Auslenkung der Teilchen [m] und des Drucks [Pa] einer Schallwelle 
Elektromagnetische Wellen: 
Elektrische Feldstärke [V/m] 
Magnetische Feldstärke [Vs/m2 = T] 
Frequenz, Wellenlänge und Ausbreitungsgeschwindigkeit sind verknüpft: cW = · f   [m/s] 
Ue_4_20100506_p.pdf Übung zu Schwingung, Periode, Phase und Kraft
Loesungs_Mappe_Ue_4.xls Lösungen dazu
Donnerstag Vorlesungs-frei, Christi Himmelfahrt
Freitag: Ausführliche Besprechung der Übungen 3-4
Ue_5_20100514_p.pdf Übung zum elektromagnetischen Spektrum
Loesungs_Mappe_Ue_5.xls Lösungen dazu
Ladung_Coulombgesetz.pps Kräfte zwischen Ladungen 
Gleichnamig: abstoßend 
Ungleichnamig: anziehend 
Kraftgesetz: Coulombgesetz, 
F = Q1·Q2  / (40·r 2) [N] Kraft zwischen zwei Ladungen 
Q1,Q2 [C] im Abstand r [m] , 
0   = 8,85·10^(-12) [C^2 N^(-1)m^(-2)]  elektrische Feldkonstante 
Es gibt eine kleinste Ladung: Die Elementarladung 
Jede Ladung ist mit Masse verbunden 
Nicht jede Masse trägt eine Ladung 
Feld_E_Ladung_PM.pps An einem Ort mit elektrischer Feldstärke wirkt auf eine Ladung eine Kraft   
Die Feldstärke ist ein Quotient 
Zähler: Coulomb-Kraft F [N] auf einen Probekörper der Ladung q 
Nenner: Eigenschaft des Probekörpers, an der die Kraft angreift, die Ladung q [C] 
E = F/q  [N/C] 
Die elektrische Feldstärke ist eine vektorielle Größe mit der Richtung des Kraft-Vektors 
Ursachen elektrischer Feldstärke: 
Materiell: Statisch im Raum angeordnete Ladungen 
Ohne Materie: Sich zeitlich ändernde magnetische Felder 
Feld_E_Ladung_beim_Proteinaufbau_10.pps Abtasten der Information im Codon der mRNA und Vergleich mit der des Anticodons der tRNA: 
Auf der mRNA geben die Codons die elektrische Feldstärke vor 
Am Ort des Ribosoms wird die Ladungsverteilung des Anticodons einer tRNA auf Bindung oder Abstoßung mit dem vorgegebenen Feld überprüft 
Bei Passung wird die tRNA so lange fixiert, bis sich eine Peptid-Bindung zur Aminosäure der benachbarten, schon fixierten tRNA gebildet hat 
Feld_Potential_Spannung_PM_10_kurz.pps In konservativen Feldern ist die Arbeit zur Verschiebung eines Körpers zwischen zwei Punkten unabhängig vom Weg 
Bei Verschiebung auf geschlossenen Wegen ist daher die Arbeit Null 
Der Potentialunterschied zwischen zwei Punkten ist die elektrische Spannung: U = 2 1 [V] 
Die elektrische Spannung zwischen zwei Punkten ist ein Quotient, U = W / q  [V] 
Zähler: Arbeit W, um einen positiv geladenen Probekörper von einem Punkt zum anderen zu verschieben, 
Nenner: Ladung q des Probekörpers 
Ohmsches Gesetz: U = R · I [V] 
Widerstand R [],  I Strom [A] 
Leitwert G = 1/R  [S] 
Feld_B_Strom_Magnetfeld_Lorentz_kurz.pps Elektrische Stromstärke: Quotient, transportierte Ladung Q durch Zeit t : I = Q / t  [A] 
Jeder Strom ist von kreisförmigen Magnetfeldlinien umgeben 
An einem Ort mit magnetischer Feldstärke B wirkt auf eine mit Geschwindigkeit v bewegte Ladung Q eine Kraft F = v · Q · B   [N] 
Richtung der Kraft (Lorentzkraft) für eine positive Ladung: Senkrecht sowohl zu B als auch zu v (Rechte Hand Regel) 
Magnetische Feldstärke: Quotient B = F / (v · Q)  [T] 
Zähler: Lorentzkraft auf die bewegte Ladung 
Nenner: Ladung mal Geschwindigkeit 
Ue_6_20100521_p.pdf Übung zu elektrischem Strom, Spannung, Energie, Leistung und Leitwert
Loesungs_Mappe_Ue_6.xls Lösungen dazu
Bauteil_Induktion_Strom_u_Supraleiter_10.pps Nähert man einer Leiterschleife, die eine Fläche A umrandet, ein Magnetfeld, dann wird in der Schleife 
eine Spannung U induziert, solange sich das die Fläche A durchdringende Magnetfeld B ändert (Induktionsgesetz) 
Dadurch erscheint ein Strom, umgeben von einem Magnetfeld 
Die Lenzschen Regel besagt: Induzierte Größen sind ihrer Ursache entgegengerichtet 
folglich kompensiert der durch Induktion entstehende Strom das äußere Magnetfeld, es ist ihm entgegengerichtet 
Der Strom (und sein Magnetfeld) klingt nach einiger Zeit aufgrund der ohmschen Widerstandes der Schleife ab 
Nähert man einem Supraleiter ein Magnetfeld, dann 
fließt der im Supraleiter induzierte Strom ohne Verluste mit konstanter Stärke, so dass der Magnet aufgrund im Material lokalisierter Feldlinien - dauerhaft über dem Supraleiter in Schwebe bleibt 
Bauteil_Einschalt_Vorgang_Zeitk_10.pps Sind Widerstand und Kondensator hintereinander geschaltet, dann erscheint bei Anlegen einer Gleichspannung U0 
Eine Spannungsspitze U0  über dem Widerstand 
Von Null ansteigende Spannung über dem Kondensator 
Die Zeitkonstante =RC [s] ist die charakteristische Zeit für 
das Abklingen der Spannungsspitze über dem Widerstand auf etwa die Hälfte der angelegten Spannung 
genauer: Teil 1/e = 0,37 
den Anstieg der Spannung über dem Kondensator auf etwa die Hälfte der angelegten Spannung 
genauer: Teil 1-1/e = 0,63 
Die Spannung über dem Widerstand entspricht der Ableitung der Spannung am Kondensator: Die RC Schaltung differenziert das anliegende Signal 
Die elektrischen Eigenschaften von Zellmembranen entsprechen denen von RC Bauteilen (Ersatzschaltbild einer Zellmembran) 
Bauteil_Kirchhoffsche_Regeln_kurz.pps Maschenregel: Die Summe über alle Spannungen auf einem beliebigen geschlossenen Weg (einer Masche) innerhalb einer Schaltung ist Null 
Knotenregel: bei Verzweigungen bleibt die Summe der Ströme konstant 
Mithilfe von Knoten- und Maschenregel sammelt man Gleichungen mit den elektrischen Eigenschaften der Bauteile, den Spannungen und Strömen. 
Die Lösung dieses Gleichungssystems zeigt die gesuchten Größen 
Wichtige Anwendung in der Elektrizitäts- und Strömungslehre: 
Zwei parallel geschaltete Widerstände R1  und R2  verhalten sich wie ein Widerstand R0  mit 1 / R0 = 1 / R1 +1 / R2 
Zwei hintereinander geschaltete Widerstände R1  und R2  verhalten sich wie ein Widerstand R0  mit R0 = R1 + R2 
Ue_7_20100604_p.pdf Übung zu elektrischen Eigenschaften: RC.Bauteil, Spannung über Widerstand, Kondensator mit Dielektrikum
Loesungs_Mappe_Ue_7.xls Lösungen dazu
Atom_Strahlungsemission_10+_kurz.pps Bohrs Modell: Elektronen kreisen als geladene, mechanische Objekte auf diskreten Bahnen um den Kern. Für ein Elektron auf Bahn n = 1,2, gilt: 
Der Drehimpuls ist quantisiert: J  = n · h 
Bei Kernladungszahl Z ist die Energie des Elektrons : En = E1 · Z2 / n2 , E1 = -13,6 [eV] 
Beim Wechsel der Bahn wird entweder mechanische Energie zugeführt oder elektromagnetische Strahlung absorbiert oder emittiert 
Die Wellenlänge mn  der Strahlung bei Übergang von einer Bahn mit Quantenzahlen m zu n in einem Wasserstoff ähnlichen Atom mit Kernladung Z ist 
 _mn = 1 / (RH·Z^2·(1/n^2-1/m^2))  [m]  , RH = 1,1·107 [1/m] 
Atom_Frank_Hertz_Versuch_10_plus.pps Der Frank-Hertz Versuch zeigt die Anregung der Atome in diskreten Energie-Schritten 
Quecksilber-Dampf (entsteht bei 170°C) ist erforderlich, um auf der äußersten Schale einen Übergang mit definierter Energie zu beobachten 
Bei dichter Packung verbreitern sich die Energie-Niveaus bis zum Kontinuum im Metall 
Ue_8_20100611_p.pdf Übung zur Röntgenstrahlen, Absorption und Kapazität
Loesungs_Mappe_Ue_8.xls Lösungen dazu
Roe_Strahlung_Erzeugung_10.pps Aufbau einer Röntgenröhre: Zwischen einer Glühkathode und der Anode liegt Hochspannung (40-100 kV) 
Zwei voneinander unabhängige Prozesse verursachen Röntgenstrahlung: 
Auf der Anode abgebremste Elektronen senden Bremsstrahlung aus 
Bei Beschleunigung mit Spannung U in [kV] folgt die Wellenlänge in [Å]  
  = 12,4 / U   [Å]      (1 Å = 0,1 nm) 
Die angeregten Atome der Anode emittieren zusätzlich charakteristische Strahlung 
Ww_Roe_Mat_Abs_10.pps Das Absorptionsgesetz: Die Intensität I0  wird nach einem Weg der Länge d [1/cm] durch Materie mit Absorptionskoeffizienten [1/cm] zur Intensität I abgeschwächt  - unabhängig vom Aggregatzustand 
I = I0·exp(-d) 
Der Absorptionskoeffizient steigt mit der 
Elektronenzahl und Dichte des Absorbers 
Bei Energie der Strahlung zwischen 1 und 120 keV mit der Wellenlänge der einfallenden Strahlung 
Blei absorbiert sehr gut: 
3 mm Pb absorbiert Strahlung bis zu 120 keV praktisch vollständig 
Aluminium 
2,5 mm dickes Aluminium 
absorbiert weiche Strahlung unter 20keV praktisch vollständig 
ist für Strahlung höherer Energie praktisch transparent 
ist deshalb Standard-Filter an Röntgenröhren zur Durchleuchtung 
Ist für Abschirmungen - wegen der Transparenz für Strahlung mit Energie über 20keV - ungeeignet 
Roe_in_der_Medizin.pps Medizinisches Röntgen unterscheidet zwei  Betriebsarten: 
Durchleuchtung des ganzen Körpers: 
Wolfram Anode mit 2,5 mm Al-Filter 
Betriebsspannung 60-120 kV 
Weiche Anteile werden vom 2,5 mm Al Filter absorbiert 
Mammographie: 
Rhodium oder Mo Anode mit Kantenfilter bei 18 kV 
Betriebsspannung 30 kV 
Schmales Band mit weicher Strahlung ist erwünscht, um durch den Photoeffekt ( ~Z4/W3) kleine Unterschiede im Aufbau des Gewebes zu zeigen 
Roe_Tech_Med.pps Es gibt für die unterschiedlichen Betriebsarten unterschiedliche Anodenmaterialien: 
Wolfram mit 2,5 mm Al-Filter zur Durchleuchtung des ganzen Körpers: 
Spannung 65-120 kV, 10 mA, Bel. Zeit ca. 8ms 
Breites Wellenlängenband, Hoher Anteil an Bremsstrahlung, 
enthält zusätzlich die harte charakteristische Strahlung von W  (0,02 nm) 
Rhodium oder Molybdän Anode ohne Aluminium, aber mit Kantenfilter bei 18 kV zur Mammographie 
Betriebsspannung 30 kV 
Schmales Band weicher Strahlung mit hohem Anteil der charakteristischen Strahlung von Rh (0,06 nm)  oder Mo (0,069 nm) 
Ww_Roe_Mat_Abs_10.pps Das Absorptionsgesetz: Die Intensität I0  wird nach einem Weg der Länge d [1/cm] durch Materie mit Absorptionskoeffizienten [1/cm] zur Intensität I abgeschwächt  - unabhängig vom Aggregatzustand 
I = I0·exp(-d) 
Der Absorptionskoeffizient steigt mit der 
Elektronenzahl und Dichte des Absorbers 
Bei Energie der Strahlung zwischen 1 und 120 keV mit der Wellenlänge der einfallenden Strahlung 
Blei absorbiert sehr gut: 
3 mm Pb absorbiert Strahlung bis zu 120 keV praktisch vollständig 
Aluminium 
2,5 mm dickes Aluminium 
absorbiert weiche Strahlung unter 20keV praktisch vollständig 
ist für Strahlung höherer Energie praktisch transparent 
ist deshalb Standard-Filter an Röntgenröhren zur Durchleuchtung 
Ist für Abschirmungen - wegen der Transparenz für Strahlung mit Energie über 20keV - ungeeignet 
http://physics.nist.gov/PhysRefData/Xcom/Text/XCOM.html  Automatische Berechnung der Massenabsorptionskoeffizienten (="Streuquerschnitte") für beliebige Materialien
WW_Roe_Dosimetrie_10_Messgroessen.pps Wichtigste Messgrößen für ionisierende Strahlung: 
Becquerel [Bq]: Quotient, Zähler Anzahl der Zerfälle, Nenner Zeit 
Gray [Gy]: Quotient, Zähler: dem Absorber bei Absorption ionisierender Strahlung zugeführte Energie [J], Nenner: Masse des Absorbers [kg] 
Ionendosis [C/kg]: Quotient, Zähler: Im Absorber erzeugte Ladung [C], Nenner: Masse der Ladung [kg] 
Sievert [Sv]: Produkt aus Gray und Bewertungsfaktor für biologische Materie, 1 für Röntgen- , - und -Strahlung, 20 für Strahlen 
WW_Roe_Dosimetrie_09_Grenzwerte.pps Strahlenbelastung von ca. 1 mSv/Jahr ist Teil unserer natürlichen Umwelt 
Zusätzliche Belastung ist zu vermeiden 
Jedes energiereiche Strahlungsquant kann biologisch wirksam sein und Mutationen auslösen 
Grenzwert für Beruflich strahlenexponierte Personen 20 mSv/Jahr 
Grenze der Berufslebensdosis 400 mSv 
Überwachung der Dosisleistung am Arbeitsplatz ist die wichtigste Maßnahme 
Optimal: Instrumente mit akustischem Signal bei Auftreffen eines Strahlungs-Quants 
WW_Roe_Dosimetrie_10_Ionen_zu_Energie.pps Die Energiedosis ist meistens klein (z. B. Gy), deshalb schwer zu messen 
Aber: 
Auch kleine Ladungsänderungen führen in Kondensatoren kleiner Kapazität zu großen, leicht messbaren Spannungsänderungen 
Deshalb misst man die Ionendosis J [C/kg], vorzugsweise in Luft, und berechnet daraus - durch Multiplikation mit f = 35 Gy/(C/kg) - die Energiedosis D = f · J  [Gy] 
gebräuchliches Verfahren zur Bestimmung der Energiedosis 
http://bundesrecht.juris.de/strlschv_2001/index.html Link zur Strahlenschutzverordnung
http://www.bmu.de/strahlenschutz/rechtsvorschriften_technische_regeln/doc/6887.php Zusammenfassung und Anmerkung zur Strahlenschutzverordnung
http://www.helmholtz-muenchen.de/fileadmin/EPCARD-Portal/PDF/Strahlung_Fliegen.pdf Information zur Strahlenbelastung auf Flügen
mensch_und_umwelt.pdf Wissenschaftlich fundierte Darstellung der Wirkung ionisierender Strahlung auf den Menschen in der Medizin, der Technik und praktisch allen Bereichen des täglichen Lebens. Sehr empfehlenswert.
Ue_9_20100618_p.pdf Übung zur Absorption von Röntgenstrahlen
Loesungs_Mappe_Ue_9.xls Lösung dazu
Optik_Interferenz_u_Abbildung_Special.pps Bei kohärenter Anregung eines Objekts bilden die divergenten, auslaufenden Wellen ein Interferenzmuster 
Das Interferenzmuster trägt die Information in den unendlichen Raum 
-robuster Teil der Abbildung, nur durch Absorption vermeidbar- 
Zur Abbildung führt die Überlagerung der vom Objekt auslaufenden Wellen 
1.Mehrere Wellen sind zu erfassen (Apertur) 
2.Divergente werden zu konvergenten Wellen umgelenkt (Linse) 
3.Die Abbildungsebene muss am richtigen Ort stehen (Fokussierung) 
- empfindlicher Teil der Abbildung - 
Optik_Snellius.pps Die Dielektrizitätszahl eines Mediums bestimmt den Brechungsindex (Maxwellsche Beziehung) 
n = Wurzel () 
Der Brechungsindex zeigt die Ausbreitungsgeschwindigkeit cMedium  einer Welle im Medium 
cMedium = c / n , c  Lichtgeschwindigkeit im Vakuum 
Das Snelliussche Brechungsgesetz zeigt die Richtungsänderung einer Welle, die aus Medium 1 in ein Medium 2 mit Winkel gegenüber der Normalen der Oberfläche dieses Mediums, dem Einfallslot, eintritt und unter dem Winkel zum Lot in das Medium 2 gebrochen wird 
sin() / sin() = nMed2 / nMed1  
nMed2 , nMed1  Brechungsindizes beider Medien 
Die Brechung ist die Grundlage aller Abbildungen 
in der Natur mit Hilfe der Augen 
in der Physik und Technik mit Linsen 
Der Brechungsindex ist - für das gleiche Material - eine (nichtlineare) Funktion der Frequenz der Strahlung  
Optik_Instrumente_Abb_09.pps Brillen verbessern die Abbildung 
Korrigieren die Brechkraft, damit das Bild auf die Netzhaut zu  liegen kommt 
Die Abbildungsgleichung: 1/f - 1/g =1/b 
f Brenn-, g Gegenstands- , b Bildweite [m] 
Fernrohr, Lupe und Mikroskop verbessern die Auflösung 
Optische Instrumente sind Trichter für Lichtwellen: Ihr wichtigstes Merkmal ist die Öffnung, die Linsen lenken die Wellen um 
Ue_10_20100625_p.pdf Fragen zu Halbwertszeiten, Kristallbau, Lupe
Loesungs_Mappe_Ue_10.xls Lösungen dazu
Optik_Instrumente_Lupe_Fern_Mikro_10.pps Fernrohr, Lupe und Mikroskop verbessern die Auflösung, indem sie 
1.die Winkel zwischen benachbarten Wellenfeldern vergrößern, so dass von dicht benachbarten Punkten ausgehende Wellen auf möglichst weit voneinander entfernte Punkte der Netzhaut fokussieren 
2.in Lupe, Mikroskop und Fernrohr Wellen aus einem größeren Winkelbereich in das Auge führen 
Vergleichbar einem Trichter für Lichtwellen: Ihr wichtigstes Merkmal ist die Öffnung, die Linsen lenken die Wellen um
Grenze der Auflösung: In jedem Fall beobachtet man das Beugungsbild des Objekts und der kreisförmigen Aperturblende. Speziell gilt 
Im astronomischen Fernrohr: Je größer die Blende, desto kleiner ist die Abweichung der Richtung der an der Aperturblende gebeugten Wellen von der Richtung der einfallenden Welle, deshalb gibt es Fernrohre mit Blendendurchmesser bis zu 2 m 
Im Mikroskop: Zu kleine Objekte senden ein Interferenzbild mit großen Beugungswinkeln, das Objektiv erfasst deshalb zu wenige Wellen: unscharfes Bild 
Schwingung_Schall_10_med.pps Schallwellen sind Druckwellen 
Voraussetzung: Wechselwirkung zwischen den Teilchen, realisiert in realen Gase 
Aus der Bewegungsgleichung der Druckwelle folgt: 
Amplitude der Auslenkung der Teilchen 0   [m] 
Die Amplitude des Drucks ist proportional zur Frequenz, zur Schallschnelle, der Dichte und der Schallgeschwindigkeit   p0  = u0··cS  [Pa] 
Die Schall Schnelle zeigt die Geschwindigkeit der Auslenkung der Teilchen  u0  = · 0   [m/s] 
Schwingung_Schall_Messung_10_med.pps Das Weber-Fechnersche Gesetz 
Die Lautstärke, eine Empfindung, folgt etwa logarithmisch der Schallintensität I  bzw. dem Schalldruck p 
Physikalische Größen zur Schallmessung 
Referenzwert: Hörschwelle I0 = 10-12 [W/m2], p0 = 20 ·10-6  [Pa] 
Schallpegel, Einheit Dezibel 
Schallintensitätspegel  = 10 log ( I / I0 ) [dB] 
Schalldruckpegel         = 20 log ( p / p0 ) [dB] 
Lautstärke, Einheit Phon, definiert als Pegel für einen Ton mit 1 kHz 
Schallintensitätspegel = 10 log ( I1kHz / I0 )   [phon] 
Schalldruckpegel         = 20 log ( p1kHz / p0 ) [phon] 
Schallpegel mit Korrektur nach Kurve A, bezeichnet mit dB (A),  zeigt für Töne beliebiger Frequenz den Pegel eines als gleichlaut empfundenen Tons mit 1 kHz 
dB (A) Werte entsprechen annähernd der Lautstärke in Phon 
Ue_11_20100702_p.pdf Übung zu Schallmessgrößen
Loesungs_Mappe_Ue_11.xls Lösungen dazu
Schwingungen_Doppler_Effekt_bewegte_Quelle.pps Sendet eine Quelle mit Frequenz f und Wellenlänge in einem Medium mit Schallgeschwindigkeit cS , dann gilt: 
Bewegt sich die Quelle mit Geschwindigkeit v auf den ruhenden Empfänger zu, dann 
Verkürzt sich die Wellenlänge:  '  = · (1- v/cS ) [m] 
Erhöht sich die Frequenz:  f '  = f  /  (1- v/cS )   [1/s] 
Entfernt sich die Quelle vom ruhenden Empfänger, dann 
Erhöht sich die Wellenlänge:  '  = · (1+ v/cS ) [m] 
Erniedrigt sich die Frequenz:  f '  = f  /  (1+ v/cS )  [1/s] 
Die Schallgeschwindigkeit  cS  ist unabhängig von der Bewegung der Quelle 
Ändert sich aber -bezüglich des Empfängers- bei Bewegung des Empfängers 
Schwingungen_Doppler_Effekt_bewegter_Empfaenger.pps Sendet eine Quelle mit Frequenz f und Wellenlänge in einem Medium mit Schallgeschwindigkeit cS , dann gilt: 
Bewegt sich der Empfänger mit Geschwindigkeit v auf die ruhende Quelle zu, dann nähert sich die Welle dem Empfänger mit 
Geschwindigkeit:  c'  = cs + v [m/s] 
Dadurch erhöht sich die Frequenz:  f '  = f · ( 1 + v/cS )   [1/s] 
Entfernt sich der Empfänger mit Geschwindigkeit v von der ruhenden Quelle, dann nähert sich die Welle dem Empfänger mit 
Geschwindigkeit:  c'  = cs - v [m/s] 
Dadurch erniedrigt sich die Frequenz:  f '  = f · ( 1 - v/cS )   [1/s] 
Schwingungen_Doppler_Effekt_bewegter_Reflektor.pps Eine ruhende Quelle sende mit Frequenz f in einem Medium mit Schallgeschwindigkeit cS  , am Ort des Senders stehe ein ruhender Empfänger 
Bewegt sich ein Reflektor mit Geschwindigkeit v (v << cS ) auf Quelle und Empfänger zu, dann 
erhöht sich die Frequenz um f =  f ·2 v / cs  [1/s] 
Entfernt sich der Empfänger mit Geschwindigkeit v, dann 
erniedrigt sich die Frequenz um f =  f ·2 v / cs [1/s] 
Ist v in der Größenordnung von cS, 
dann gilt f =  f ·2 v / (cs - v) [1/s] 
Für elektromagnetische Wellen, die sich mit Lichtgeschwindikeit c ausbreiten, wird der Dopplereffekt mit Hilfe der Lorentz-Transformation erarbeitet 
Optik_Snellius.pps Die relative Permittivität eines Mediums bestimmt den Brechungsindex (Maxwellsche Beziehung) 
n = Wurzel () 
Der Brechungsindex zeigt die Ausbreitungsgeschwindigkeit cMedium  einer Welle im Medium, für elektromagnetische Wellen gilt 
cMedium = c /n , c  Lichtgeschwindigkeit im Vakuum 
Das Snelliussche Brechungsgesetz zeigt die Richtungsänderung einer elektromagnetischen oder Schall Welle, die aus 
Medium 1 (Ausbreitungsgeschwindigkeit cMed1)   
in ein 
Medium 2 (Ausbreitungsgeschwindigkeit  cMed2) 
mit Winkel gegenüber der Normalen der Oberfläche dieses Mediums, dem Einfallslot, eintritt und unter dem Winkel gegenüber dem Lot das Medium 2 gebrochen wird 
sin() / sin() = nMed2 / nMed1 = cMed1 / cMed2 
nMed2 , nMed1  Brechungsindizes beider Medien 
Totalreflektion: Beim Übergang von einem Medium mit kleinerer in ein Medium mit größerer Ausbreitungsgeschwindigkeit (kleinerem Brechungsindex) wird die Welle für Einfallswinkel, die größer als der Totalreflektionswinkel sind, an der Grenzfläche totalreflektiert, d.h., es entsteht kein Strahl im angrenzenden Medium 
Für Schallwellen ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit in Flüssigkeit höher als in Luft, deshalb gibt es beim Übergang von Luft zu Materie (z. B. in den Körper) Totalreflktion, die man durch Schall leitende Gele vermeiden kann