Physik für Biologen

Die neu gestaltete gymnasiale Oberstufe hat dazu gefUhrt, daB die Studien anfanger des Faches Biologie sehr unterschiedliche Voraussetzungen fUr den Unterricht in Physik als Hilfswissenschaft mitbringen. Andererseits sind die Anforderungen der biologischen Ausbildung und Berufspraxis an die naturwis senschaftlichen Nachbardisziplinen angestiegen. Wir muBten aber - nach mehr jahrigen Erfahrungen in der Physikausbildung von Biologiestudenten - fest stellen, daB das Festhalten am fUr Physikstudenten Ublichen Fachkanon fUr die meisten Biolpgiestudenten zu einer nur ungern angenommenen Pflichtver anstaltung fUhrt. Wir haben deshalb ein anderes Konzept erprobt., das zu dem vorliegenden Buch gefUhrt hat. BezUglich der Stoffauswahl sind wir davon ausgegangen, daB es fUr den Biologiestudenten ein spezifisches Interesse an der Physik gibt, das weder durch eine "Physik fUr Naturwissenschaftler", die so unterschiedlichen An forderungen wie fUr die Chemiker- und fUr die Medizinerausbildung gerecht werden will, noch durch eine Physik fUr Mediziner voll erfUllt wird. 1m Supermarkt des physikalischen Facherkatalogs fUr die arztliche VorprUfung wird eher ein Kaleidoskop der Physik feilgeboten, als zum selbstandigen Eindringen in relevante Teilgebiete der Physik angeregt. GegenUber dem Che miker benotigt der Biologe sehr viel weniger Atom-, MolekUl- und Quanten physik, dagegen mehr aktualisierte "klassische Physik" sowohl im Hinblick auf seine Arbeitsmethoden als auch fUr seine Hypothesen und die Interpreta tionen seiner Arbeitsergebnisse.

Klappentext

Die neu gestaltete gymnasiale Oberstufe hat dazu gefUhrt, daB die Studien­ anfanger des Faches Biologie sehr unterschiedliche Voraussetzungen fUr den Unterricht in Physik als Hilfswissenschaft mitbringen. Andererseits sind die Anforderungen der biologischen Ausbildung und Berufspraxis an die naturwis­ senschaftlichen Nachbardisziplinen angestiegen. Wir muBten aber - nach mehr­ jahrigen Erfahrungen in der Physikausbildung von Biologiestudenten - fest­ stellen, daB das Festhalten am fUr Physikstudenten Ublichen Fachkanon fUr die meisten Biolpgiestudenten zu einer nur ungern angenommenen Pflichtver­ anstaltung fUhrt. Wir haben deshalb ein anderes Konzept erprobt., das zu dem vorliegenden Buch gefUhrt hat. BezUglich der Stoffauswahl sind wir davon ausgegangen, daB es fUr den Biologiestudenten ein spezifisches Interesse an der Physik gibt, das weder durch eine "Physik fUr Naturwissenschaftler", die so unterschiedlichen An­ forderungen wie fUr die Chemiker- und fUr die Medizinerausbildung gerecht werden will, noch durch eine Physik fUr Mediziner voll erfUllt wird. 1m Supermarkt des physikalischen Facherkatalogs fUr die arztliche VorprUfung wird eher ein Kaleidoskop der Physik feilgeboten, als zum selbstandigen Eindringen in relevante Teilgebiete der Physik angeregt. GegenUber dem Che­ miker benotigt der Biologe sehr viel weniger Atom-, MolekUl- und Quanten­ physik, dagegen mehr aktualisierte "klassische Physik" sowohl im Hinblick auf seine Arbeitsmethoden als auch fUr seine Hypothesen und die Interpreta­ tionen seiner Arbeitsergebnisse.

Inhalt

1. Optik.- 1.1 Grundgesetze der Strahlenoptik.- 1.2 Die Kamera und das Auge.- 1.3 Das Mikroskop.- 1.4 Exkurs: Schwingungen und Wellen.- 1.5 Licht als Welle.- 1.6 Licht als elektromagnetische Welle.- 2. Elektrische Geräte und Schaltungen.- 2.1 Die Grundphänomene der Elektrizität.- 2.2 Weitere elektrische Größen.- 2.3 Gleichstrom und Wechselstrom.- 2.4 Elektrische Bauelemente.- 2.5 Elektrische Schaltungen.- 2.6 Elektrische Operationseinheiten.- 2.7 Optoelektronik.- 2.8 Ausblick.- 3. Bewegung von Teilchen in Feldern.- 3.1 Grundbegriffe der Mechanik.- 3.2 Elektrisches und magnetisches Feld.- 3.3 Energie.- 3.4 Das Elektronenmikroskop.- 3.5 Das Massenspektrometer.- 3.6 Reibung und elektrische Leitfähigkeit.- 3.7 Quantenmechanik.- Aufgaben.- 4. Mechanik fester, flüssiger und gasförmiger Körper.- 4.1 Ruhende Flüssigkeiten und Gase.- 4.2 Zentrifugation.- 4.3 Strömung von Flüssigkeiten.- 4.4 Deformation elastischer Materialien.- 4.5 Akustik.- 4.6 Oberflächen und Membranen.- 5. Atom- und Molekülphysik. Spektrometrie.- 5.1 Entwicklung und Bedeutung von Modellvorstellungen im atomaren Bereich.- 5.2 Elektronen machen sich bemerkbar.- 5.3 Atome und Moleküle lassen sich sehen.- 5.4 Moleküle lassen sich erkennen.- 5.5 Weitere Wechselwirkungen von Licht und Materie.- 5.6 Ausblick.- 6. Kernphysik.- 6.1 Der Atomkern.- 6.2 Künstliche Radioaktivität.- 6.3 Röntgenstrahlung. Gammastrahlung.- 6.4 Nutzanwendungen radioaktiven Materials.- 6.5 Strahlenschäden und Strahlenschutz.- 6.6 Kernstrahlungsmeßtechnik.- 6.7 Ausblick.- 7. Thermodynamik.- 7.1 Das thermodynamische Gleichgewicht.- 7.2 Kinetik der Gase.- 7.3 Die Hauptsätze der Thermodynamik.- 7.4 Anwendungen des zweiten Hauptsatzes.- 8. Dissipative Prozesse.- 8.1 Energietransport und Wärmeleitung.- 8.2 Stofftransportin Lösungen.- 8.3 Stofftransport durch Membranen.- 8.4 Nichtlineare Phänomene.- Anhang A Mathematische Formeln.- A.1 Geometrie.- A.2 Vektoren.- A.3 Funktionen.- A.4 Differentiation.- A.5 Integration.- Anhang B Physikalische Größen und Maßeinheiten.- B.1 Physi kalische Größen.- B.2 Gegenseitiger Zusammenhang physikalischer Größen.- B.3 Das internationale Einheitensystem.- B.4 Dezimalfaktoren.- B.5 Einige spezielle Größen und Einheiten.- Anhang C Naturkonstanten.- Anhang D Griechisches Alphabet.- Anhang E Lösungen der Aufgaben.- Anhang F Ergänzende und weiterführende Literatur.