Physik für Mediziner für Dummies

Oliver Klein arbeitet am Institut für Biophysik der Goethe-Universität in Frankfurt. Als Unterrichtsbeauftragter für Physik des Fachbereichs Medizin hält er nicht nur die Vorlesung "Physik für Mediziner", sondern leitet auch das entsprechende Praktikum.

• Über den Autor 9Einleitung 21Warum? 21Physikalische Methoden in Diagnostik und Therapie 21Physiologie 21Naturwissenschaftliche und mathematische Grundlagen 22Törichte Annahmen über den Leser 22Wie dieses Buch aufgebaut ist 22Symbole, die in diesem Buch verwendet werden 23Wie es weitergeht̆ 23Teil I: Mechanik 25Kapitel 1 Physik als messende Wissenschaft 27In die Zukunft sehen 27Physikalische Größen und Einheiten 28Kapitel 2 Durch Raum und Zeit 33Grenzen der klassischen Mechanik 33Länge 34Fläche 35Volumen 35Winkel 36Wie die Zeit vergeht 39Vektoren 40Kapitel 3 Messfehler und Fehlerfortpflanzung 43Systematische Abweichungen 43Statistische Abweichungen 44Absolute und relative Fehler 46Du sollst nicht lügen! Nur signifikante Stellen angeben! 47Median, Modalwert und Perzentile 48Wie sich Fehler fortpflanzen (ab 18) 49Beispiel Multiplikation/Division 49Beispiel Addition/Subtraktion 50Kapitel 4 Bewegend: Kinematik 51Translation 51Langweiligste Bewegung: Gleichförmig 51Minimal aufregender: Gleichmäßig beschleunigte Bewegung 52Für Adrenalin-Junkies: Freier Fall 54Jetzt geht’s rund: Rotation 55Scheinbeschleunigungen 56Kapitel 5 Kraftvoll: Dynamik 59Newtonsche Axiome 59Erstes Newtonsches Axiom 60Zweites Newtonsches Axiom 60Drittes Newtonsches Axiom 60Masse 61Gravitation 61Komponentenzerlegung von Kräften 62Reibung 63Zentrifugalkraft 64Drehmoment 65Schwerpunkt 66Druck 69Verformungen 70Plastische Verformung 70Elastische Verformung 70Arbeit und Leistung 74Energie 75Impuls 78Drehimpuls 78Trägheitsmoment 79Kreiselpräzession 80Kapitel 6 Flüssigkeiten und Gase 83Atome und Moleküle 83Atommasse 84Stoffmenge 85Klassische Aggregatzustände 86Kohäsionskräfte 87Adhäsionskräfte 88Kapillarität 89Hydraulik 90Keine Problematik mit Hydrostatik 92Hydrostatischer Druck 92Archimedisches Prinzip 94Keine Panik vor Hydrodynamik 97Ideale und reale Flüssigkeiten 97Laminare Strömungen 97Kontinuitätsgesetz 98Hydrodynamisches Paradoxon 98Jetzt wird’s zäh: Viskosität 100Gesetz von Hagen-Poiseuille 102Sedimentation 105Turbulente Strömungen 108Ein Blick auf die Aerostatik 109Boyle-Mariottesches Gesetz 109Luftdruck 112Teil II: Wärme 115Kapitel 7 So schaut’s aus: Phänomenologische Wärmelehre 117Temperatur 117Thermische Expansion 119Längenausdehnung 119Volumenausdehnung 119Ideales Gasgesetz 121Gasgemische 124Reales Gas 126Kapitel 8 Jetzt wird’s heiß: Wärme 127Wärmekapazität 127Wärmetransport 128Konduktion 128Konvektion 130Radiation 130Kapitel 9 Molekularkinetische Wärmelehre 135Wärme als Bewegungsenergie 135Gemische 137Diffusion 138Osmose 140Phasenübergänge 143Verdunstung 145Sieden 147Phasendiagramm 148Kapitel 10 Hauptsätze der Wärmelehre 153Nullter Hauptsatz der Wärmelehre 153Erster Hauptsatz der Wärmelehre 154Zweiter Hauptsatz der Wärmelehre 155Dritter Hauptsatz der Wärmelehre 157Teil III: Elektrizitätslehre 159Kapitel 11 Geladen: Elektrostatik 161Reibungselektrizität 161Coulomb-Kraft 162Elektrisches Feld 163Elektrische Spannung 166Elektrokardiogramm 167Kondensator 169Influenz 175Galvanische Elemente 176Kapitel 12 Vom Nord- zum Südpol: Magnetostatik 181Crazy magnets, how do they work? 181Magnetisches Feld 183Kapitel 13 Unter Strom: Elektrodynamik 185Elektrische Stromstärke 186Magnetfeld eines stromdurchflossenen Leiters 186Magnetfeld einer Spule 188Magnetismus 190Diamagnetismus 191Paramagnetismus 192Ferromagnetismus 192Hysterese 192Drehspulmessgeräte 193Lorentzkraft 194Hall-Effekt 197Leiter, Halbleiter und Isolatoren 199Halbleiterdiode 201Ohmsches Gesetz 202Kirchhoffsche Regeln 204Reihenschaltung von Widerständen 205Parallelschaltung von Widerständen 206Parallelschaltung von Kondensatoren 207Reihenschaltung von Kondensatoren 208RC-Glieder 208Thermoelektrizität 211Seebeck-Effekt 211Peltier-Effekt 213Wechselspannung 214Oszilloskop 216Elektrische Leistung 217Elektromagnetische Induktion 220Generator 220Transformator 221Selbstinduktion 223Blindwiderstände 226Ladungstransport in Flüssigkeiten 230Elektrophorese 232Ladungstransport in Gasen 234Teil IV: Schwingungen und Wellen 237Kapitel 14 Schwingungen 239Good vibes: Ungedämpfte Schwingungen 239Bad vibes: Gedämpfte Schwingungen 242Catastrophic vibes? Resonanz 243Kapitel 15 Wellen 247Schwingung auf Wanderschaft: Wellenausbreitung 248Wellenarten 249Wellenphänomene 249Huygenssches Prinzip 249Reflexion 250Brechung 252Beugung 253Interferenz 254Doppler-Effekt 255Polarisation 258Kapitel 16 Schall 261Schallwellen 261Schallintensität 263Mach mal lauter: Hörschall 263Lautsprecher/Mikrofon 264Pegelgrößen 264Psychoakustische Größen 266Ultraschall 268Akustische Impedanz 269Piezoelement 269Dämpfung 270Sonographie 272Teil V: Optik 275Kapitel 17 Wellenoptik 277Durch den Äther? Licht als elektromagnetische Welle 277Lichtstrom, Lichtstärke und Beleuchtungsstärke 278Welle-Teilchen-Dualismus 280Lichtbeugung und Interferenz 284Doppelspalt 284Gitter 285Beugung am Spalt 287Kapitel 18 Geometrische Optik 289Wo Licht ist, ist auch Schatten 289Reflexion und Brechung 290Linsen 293Abbildungen 295Virtuelle Bilder 299Abbildungsfehler 301Sphärische Aberration 302Chromatische Aberration 302Bildfeldwölbung 303Astigmatismus 303Kapitel 19 Optische Systeme 305Voller Durchblick: Augenmodell 305Linsenformen 308Kleines ganz groß: Mikroskop 309Stereomikroskop 312Auflösungsvermögen 313Elektronenmikroskop 314Keine Angst vor Extinktion: Spektralphotometer 316Absorption von Licht 316Transmission und Extinktion 320Spektrometer 322LASER 326Teil VI: Atomphysik 329Kapitel 20 Atome und Moleküle 331Lecker Rosinenkuchen? 331Rutherfordsches Atommodell 331Bohrsches Atommodell 334Teilchen-Welle-Dualismus 336Pauli-Prinzip 338Orbitalmodell 340Kapitel 21 Röntgen 343Lasst uns in die Röhre schauen! 343Röntgenbremsstrahlung 347Charakteristische Röntgenstrahlung 349Wechselwirkung von Röntgenstrahlung mit Materie 352Photoeffekt 352Compton-Streuung 354Paarbildung 354Schwächungsgesetz 356Bildgebung 359Computertomographie 362Kapitel 22 Radioaktivität 365Das also ist des Atoms Kern 365Protonen und Neutronen 365Starke Wechselwirkung (Kernkraft) 366Nuklidkarte 367Zerfallsgesetz 368Zerfallsarten 371Zu viele Neutronen – β−-Zerfall 372Zu viele Protonen 376Große Kerne – α-Zerfall 379Sehr große Kerne – spontane Spaltung 381Ionisierende Strahlung 381Strahlendosis 382Strahlungsmessung 386Kapitel 23 Magnetresonanztomographie 391Spinnen alle Kerne? 391z-Magnetisierung 392xy-Magnetisierung 395Free Induction Decay 397Ortsauflösung 398Ortskodierung (z) 398Phasenkodierung (y) 399Frequenzkodierung (x) 399Teil VII: Top-Ten-Teil 403Kapitel 24 Fast zehn Tipps, um geschmeidig durch die Klausur zu kommen! 405Stichwortverzeichnis 407