Physik für Mediziner

Prof. Dr. em. Detlef Kamke, Ruhr-Universität BochumProf. Dr. em. Wilhelm Walcher, Universität Marburg

• 1 Methode der Physik: beobachten und schließen.- 2 Raum und Zeit.- 2.1 Physikalische Größe; Länge und Längeneinheit.- 2.2 Praktische Längenmessung.- 2.3 Ausmessung des Raumes; Koordinatensystem.- 2.4 Flächen- und Rauminhalt.- 2.5 Ebener und räumlicher Winkel (Raumwinkel).- 2.6 Zeit und Frequenz.- 3 Grundbegriffe der Mechanik.- 3.1 Geradlinige Bewegung, Geschwindigkeit und Beschleunigung.- 3.2 Bewegung in der Ebene.- 3.3 Bewegung im Raum.- 3.4 Ergänzungen.- 3.5 Kraft und Masse.- 3.6 Beispiele für die „Trägheit der Materie“.- 3.7 Schwerelosigkeit.- 4 Größen- und Einheitensysteme.- 4.1 Basisgrößen und Basiseinheiten.- 4.2 Bezogene Größen.- 4.3 Ergänzung: Centimeter-Gramm-Sekunde (c-g-s)-System und technisches Einheitensystem.- 4.4 Unsaubere Größenbezeichnungen.- 5 Grundlagen der Struktur der Materie.- 5.1 Eigenschaften und Formen der Materie.- 5.2 Atome und Moleküle.- 5.3 Atome und Atomkerne.- 5.4 Aufbau der zusammenhängenden Materie.- 5.5 Stoffmenge.- 6 Körper und Materie im mechanischen Gleichgewicht.- 6.1 Gleichgewicht, Kräfteaddition und Kräftezerlegung.- 6.2 Schwerpunkt, Massenmittelpunkt, Standfestigkeit.- 6.3 Dehnung und Scherung fester Stoffe.- 6.4 Flüssigkeiten.- 6.5 Gase.- 7 Wechselwirkungen und Felder.- 7.1 Übersicht; einige Arten von Kräften.- 7.2 Gravitationskraft.- 7.3 Elektrische Kräfte.- 7.4 Magnetische Kräfte.- 7.5 Kernkraft.- 7.6 Arbeit, Energie und Leistung.- 7.7 Ergänzung: Impuls und Drehimpuls.- 8 Thermische Energie (Wärme).- 8.1 Wärme gleich ungeordnete (thermische) Energie.- 8.2 Temperaturmessung, Temperaturskalen.- 8.3 Stoffe bei Änderung der Temperatur (Thermische Zustandsgieichung)..- 8.4 Diffusion.- 8.5 Änderungen der thermischen Energie.- 8.6 Allgemeiner Energiesatz: erster Hauptsatz der Thermodynamik.- 8.7Einige thermodynamische Prozesse; Carnot-Prozeß und thermodynamische Temperatur.- 8.8 Entropie, zweiter Hauptsatz der Thermodynamik.- 8.9 Wärmeaustausch durch Wärmeleitung und Konvektion.- 8.10 Schmelzen, Sieden, Verdampfen: Änderung des Aggregatzustandes..- 9 Strömungsvorgänge.- 9.1 Strömung fluider Medien.- 9.2 Elektrischer Gleichstrom.- 9.3 Mechanismus der elektrischen Leitung.- 9.4 Magnetfelder.- 9.5 Der menschliche Körper unter dem Einfluß elektrischer Spannungen, Ströme und Felder.- 10 Wechselspannung und Wechselstrom.- 10.1 Wechselspannungserzeugung durch elektromagnetische Induktion...- 10.2 Kondensator und Spule im Wechselstromkreis.- 10.3 Leistung des Wechselstromes.- 10.4 Wiedergabe elektrischer Pulse mittels einfacher Schaltmittel.- 10.5 Der Transformator.- 10.6 Wirbelströme.- 11 Materie im elektrischen und magnetischen Feld.- 11.1 Isolierende (nicht-leitende) Stoffe im elektrischen Feld.- 11.2 Materie im Magnetfeld.- 12 Grenzflächen.- 12.1 Oberfläche einer Flüssigkeit.- 12.2 Grenzflächen.- 12.3 Verdampfungs-, Sublimations- und Lösungswärme (bzw. -Energie)..- 12.4 Makroskopische Phänomene, Oberflächenspannung.- 12.5 Elektrische Phänomene an der Grenzfläche zweier fester Stoffe.- 12.6 Elektrische Phänomene an der Grenzfläche mit Elektrolyten.- 13 Schwingungs-Vorgänge.- 13.1 Schwingungen mechanischer Systeme.- 13.2 Dämpfung.- 13.3 Schwingungs-Anfachung und Resonanz.- 13.4 Zwei gekoppelte Oszillatoren.- 13.5 Viele gekoppelte Oszillatoren: Wellen auf Leitungen.- 13.6 Schallwellen.- 13.7 Elektromagnetische Schwingungen.- 14 Optik.- 14.1 Lichtquellen, Lichtgeschwindigkeit.- 14.2 Strahlenoptik.- 14.3 Dispersion, Spektrum.- 14.4 Wellenoptik.- 14.5 Lichtmessung, Absorption, Extinktion.- 15 Strahlung — insbesondere energiereiche Strahlung.-15.1 Atom- und Molekülspektren.- 15.2 Thermische Strahlung fester Stoffe.- 15.3 Röntgenstrahlung.- 15.4 Radioaktivität und Kernstrahlung.- 15.5 Wechselwirkung von Kernstrahlung mit Atomkernen.- 16 Steuerung und Regelung.- 16.1 Steuerung.- 16.2 Regelung, Regelkreis.- 16.3 Regler.- 17 Statistik.- 17.1 Stichprobe und Merkmal.- 17.2 Systematische und zufällige Abweichungen.- 17.3 Häufigkeit (Häufigkeitsverteilung) und Wahrscheinlichkeit, Stab- und Staffeldiagramm.- 17.4 Häufigkeitsverteilung, Normalverteilung.- 17.5 Auswertung der Daten einer Stichprobe, arithmetisches Mittel und empirische Standardabweichung.- 17.6 Statistischer Test, Vertrauensbereich und Meßunsicherheit.- 18 Physikalische Grundlagen einiger bildgebender Verfahren der Medizin.- 18.1 Rechner-unterstützte Tomographie (CT = Computer Assisted Tomography).- 18.2 Röntgen-CT (Transmissions-CT).- 18.3 Szintigraphie (Emissions-CT), SPECT und PET.- 18.4 Kernspin-Tomographie (KST).- 18.5 Sonographie, Ultraschall(US)-Tomographie.