Physik für Mediziner

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.

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

Physikalische Vorgänge sind elementare Bestandteile der Natur- und Lebensvorgänge, die Gewinnung wissenschaftlicher Erkenntnisse und der wissenschaftliche Fortschritt in diesen Disziplinen setzen Grundkenntnisse in Physik voraus. "Physik für Mediziner" ist aus Vorlesungen hervorgegangen, die die Verfasser speziell für Studierende der Medizin gehalten haben. In Stoffauswahl, Betonung medizinischer Aspekte sowie durch Beispiele und Rechenaufgaben orientiert sich das Buch in besonderem Maße an den besonderen Bedürfnissen von Medizinstudenten.

Ein Lehrbuch der physikalischen Grundlagen und ihrer Anwendungen für studierende und praktizierende Mediziner und Biologen