Bøger af Helmut Lindner

Zielsetzung und Form physikalischer Aufgaben konnen recht verschieden sein. uberblickt man die 'Vielzahl der in der Ver- gangenheit erschienenen Aufgabensammlungen, so findet man ein Vorwar:tsschreiten in stofflicher Hinsicht, wie es das stur- mische Wachstum der Physik mit sich bringen mute. In einer nach Entwicklung und Fortschritt drangenden Zeit mu das physikalische Denken auerst elastisch sein und auch Pro- bleme behandeln, die zunachst keine unmittelbare Beziehung zur Praxis zu haben scheinen, sie aber uberraschend schneU ein- mal gewinnen konnen. Aus diesem Grunde erscheinen hier nicht nur unmittelbare technikbezogene Aufgaben, sondern auch solche mit im Laufe der Zeit klassisch gewordener, das formale Denken fordernder Fragestellung. Deshalb wurden auch triviale Aufgaben, die lediglich durch Einsetzen von Zahleqwerten in gegebene Formeln gelost werden, nach Moglichkeit vermieden. Um den Charakter des reinen Aufgabenbuches zu wahren, sind in den Aufgaben selbst die jeweils in Frage kommenden Gesetze bzw. Formeln und auch Hinweise zur Losung absichtlich nicht gegeben worden. Man findet diese ja in den einschlagigen Lehr- buchern der allgemeinbildenden und ingenieurtechnischen Fach- schulen; &ie konnen daher als bekannt vorausgesetzt werden. Die Losungen sind grundsatzlich als Groengleichungen ange- geben und im Ansatz meist nur so weit ausgefuhrt, da der je- weils angewandte Grundgedanke erkennbar ist. Um die Auf- gaben einem recht weiten Leserkreis zuganglich zu machen, wurden sie so gefat, da ihre Losung durchweg mit den Mitteln der elementaren Mathematik, also ohne Zuhilfenahme der Infini- tesimalrechnung moglich ist.

Zielsetzung una Form physikalischer Aufgaben konnen recht ver- schieden sein. Uberblickt man die Vielzahl der in der Vergangen- heit erschienenen Aufgabensammlungen, so find et man ein Vor- wartsschreiten in stofflicher Hinsicht, wie es das stiirmische Wachstum der Physik mit sich bringen muIJte. In einer nach Entwicklung und Fortschritt drangenden Zeit muIJ das physikalische Denken aber auch au13erst elastisch sein und Pro- bleme behandeln, die zunachst keine unmittelbare Beziehung zur Praxis zu haben scheinen, sie aber iiberraschend schneIl einmal ge- winnen konnen. Aus diesem Grunde erscheinen hier nicht nur un- mittelbar technikbezogene Aufgaben, sondern auch solche mit im Laufe der Zeit klassisch gewordener, das formale Denken fOrdernder FragesteIlung. Deshalb wurden auch triviale Aufgaben, die ledig- lich durch Einsetzen von Werten in gegeberie Formeln gelost wer- den, nach Moglichkeit vermieden. Urn den Charakter des reinen Aufgabenbuches zu wahren, sind in den Aufgaben selbst die jeweils in Frage kommenden Gesetze bzw. Formeln und auch Hinweise zur Losung absichtlich nicht gegeben worden. Man findet diese ja in den einschlagigen Lehrbiichern, und sie konnen daher als bekannt vorausgesetzt werden. Die Losungen sind grundsatzlich als GrolJengleichungen angegeben und im Ansatz meist nur so weit ausgefiihrt, daIJ der jeweils an- gewandte Grundgedanke erkennbar ist. Urn die Aufgaben einem recht weiten Leserkreis zuganglich zu machen, wurden sie so ge- faat, da/3 ihre Losung durchweg mit den Mitteln der elementaren Mathematik und bis auf wenige Ausnahmen ohne Zuhilfenahme der Infinitesimalrechnung moglich ist.

,,Möchten die ungeheuren Möglichkeiten, die mit der Verwertung der Kernumwand­ lungen verbunden sind, zum Segen der Menschheit und nicht zu ihrer Vernich­ tung führen!" 0Tro HAHN Es bedarf wohl keiner besonderen Betonung, daß die Atom-und Kernphysik in den letzten Jahrzehnten immer mehr an Bedeutung gewonnen haben. Mit fortschreitender Vertiefung der Erkenntnisse, der Verwendung immer neuer und gewaltigerer technischer Hilfsmittel in der Forschung und der von Jahr zu Jahr größer werdenden praktischen Bedeutung wachsen naturgemäß auch das ~lgemeine Interesse und der Wunsch nach einer zusammenfassenden Darstellung aller damit verbundenen Grundfragen. Diesem Zweck möchte dieses Buch dienen, das zudem möglichst übersichtlich und leicht verständlich sein soll. Es will vor allem den Studierenden unserer Fachschulen, den Hochschulstudenten, für welche die Physik nicht Hauptfach ist, und allen gebildeten Laien eine Hilfe sein, denen nur elementare mathematische Kenntnisse zur Verfügung stehen. Das Eindringen in die eigentliche Theorie setzt bekanntlich umfangreiche mathematische Hilfsmittel voraus. Um so stärker tritt andererseits das Be­ dürfnis nach anschaulicher Vorstellung a!lf, was wiederum auf Schwierigkeiten stößt, weil die Hauptgegenstände, um die es hier geht - das Atom, die Elementarteilchen und Energie­ quanten-, der unmittelbaren Anschauung nicht zugänglich sind. Wenn es der Verfasser dennoch versucht, weitgehend bildliehe Darstellungen heranzuziehen, dann muß betont werden, daß es sich nur um Modell-, also Hilfsvorstellungen handelt, die das Verständnis erleichtern sollen, keinesfalls aber um naturgetreue, vergrößerte Wiedergaben der wirklichen Verhältnisse. In ähnlicher Weise werden auch manche theoretische Grundlagen, z. B. dieUnschärfe­ beziehung, mit möglichst anschaulichen Mitteln erläutert.

Aus den sehr zahlreich gewordenen Sonderzweigen der Physik tritt das Gebiet der Festkorperphysik immer markanter und bedeutungsvoller hervor. In ihrem Mittel­ punkt steht die Frage, wie die fast unerschopfliche Fiille naturlicher und technologisch geschaffener Eigenschaften der festen Korper von Grund auf, d. h. aus ihrem ato­ maren Feinbau heraus, zu verstehen ist. Mit deren Beantwortung weist sie sogleich Wege und Moglichkeiten auf, diese fur die verschiedensten Zweige der menschlichen Produktion gezielt zu verandern und neu zu synthetisieren. Die Festkorperphysik durchdringt daher fast aIle ubrigen Teilgebiete der Physik und ist im Grunde genom­ men nichts anderes als eine auf die speziellen Probleme der festen Korper angewandte allgemeine Physik. Dabei zeigt sich, daB trotz aller Verschiedenheit der makroskopisch zutage tretenden Phanomene die mechanischen, thermischen, optischen, elektrischen und magnetischen Eigenschaften fast ausschlieBlich aus der Struktur, d. h. der Anordnung der kleinsten Teilchen, resultieren. 1m Vordergrund aller Betrachtungen stehen daher immer wieder das Kristallgitter und die in ihm wirkenden Krafte und Wechselwirkungen. Jeder 1ltudierende der technischen Wissenschaften, aber auch jeder Werktatige, der verantwortungsbewuBt an der Weiterentwicklung der Technik mitarbeitet, sollte sich daher die Grundlagen, Anwendungsmoglichkeiten und Entwicklungstendenzen der Festkorperphysik zu eigen machen. In diesem Sinne solI das Buch helfen, einen ersten Einblick in die fur dieses Gebiet typischen Begriffe und Denkmodelle zu ver­ mitteln, die fiir ein weiteres V ordringen und die Bewaltigung speziellerer Pro bleme unerlaBlich sind.

eingefilgt worden. Der Abschnitt »Halbleiter« wurde verandert und stark erweitert.