Matthias Bartelmann

Mit diesem Buch gestalten Sie lebendigen Physikunterricht: Die Autoren präsentieren konkrete praxiserprobte Anregungen und Beispiele für Ihren Physikunterricht in der Sekundarstufe I und II. Mit dem Kapitel „Physikalisch Denken“ beginnt das Buch und schließt mit physikalischen Schmankerln – dazu gehören sowohl Ideen unter dem Titel „Die andere Physikstunde“ als auch Bausteine zu verschiedenen Themen, die stundenübergreifend verwendet werden können. Jedes Kapitel des Hauptteils beginnt mit einem fachlichen Abriss „Die Physik darunter“, der den fachlichen Hintergrund zum zugehörigen Gebiet auf Universitätsniveau pragmatisch darstellt. Anschließend wird jeweils mindestens eine aufbereitete Unterrichtsstunde beschrieben – angefangen von Motivationsbeispielen („Wo begegnet uns das Phänomen?“) über Schüleraktivitäten, Experimente, Einführung physikalischer Prinzipien bis hin zur Formulierung von Kernaussagen. Jede beschriebene Physikstunde wird durch Einordnungen und Anmerkungen für die Lehrkraft ergänzt. Dieses Praxisbuch wendet sich an Lehramtsstudierende, Referendarinnen/Referendare und Lehrkräfte. Sie finden hier Beispiele aus der Mittel- und Oberstufe zu den Themen Mechanik, Akustik, Optik, Elektrizität und Elektrodynamik, Thermodynamik, Struktur der Materie, Spezielle Relativitätstheorie und Quantenphysik.

Das vorliegende Buch bietet einen umfassenden Überblick über das kosmologische Standardmodell und seine empirische Evidenz: Von welchen Annahmen über den Kosmos und seine Entwicklung gehen wir aus? Wie erklärt die Inflation die Entstehung von Strukturen? Wie verhalten sich Dichtestörungen im Laufe der Zeit? Welche Erkenntnisse können wir aus Beobachtungen des kosmischen Mikrowellenhintergrunds und des Gravitationslinseneffekts ziehen? Neben den Grundlagen, der theoretischen Beschreibung und den Beobachtungen beleuchtet der Autor den aktuellen Stand der Forschung und bespricht offene Fragen der modernen Kosmologie. Damit erreicht das Buch dreierlei: Es schafft Verständnis für die Grundlagen des Modells, beschreibt die empirische Evidenz, die ihm seine Überzeugungskraft verleiht, und regt zum Weiterfragen an. Das Buch bietet sich für Bachelor- oder Masterstudierende der Physik als modernes und verständlich geschriebenes Lehrbuch an. Die Kapitel beginnen mit grundlegenden Fragen zum jeweiligen Thema, wichtige Formeln und Aussagen sind als solche hervorgehoben, kleine Zwischenfragen regen zum aktiven Mitdenken an und Hinweise warnen den Leser vor häufigen Fehlkonzepten oder Verständnisproblemen. Vertiefungsboxen ermöglichen einen Blick über den kanonischen Vorlesungsstoff hinaus und in zahlreichen Beispielen werden physikalische Größen berechnet oder abgeschätzt. Die Lektüre hilft Leserinnen und Lesern dabei, eigene Fragen über unser physikalisches Verständnis des Kosmos zu stellen und Antworten zu finden. Aus dem InhaltHomogene, isotrope WeltmodelleAlter und Ausdehnung der WeltThermische EntwicklungInflation und Dunkle EnergieStrukturen im UniversumDer kosmische MikrowellenhintergrundHalos und ihre MassenfunktionGravitationslinsenGalaxienhaufen, Galaxien und GasDer AutorMatthias Bartelmann ist seit 2003 Professor für theoretische Astrophysik an der Universität Heidelberg. Für seine Vorlesungen zu verschiedenen Gebieten der theoretischen Physik und Astrophysik erhielt er 2008 und 2016 den Lehrpreis seiner Fakultät. Dieses Buch ist aus seinen Lehrveranstaltungen zur Kosmologie entstanden.

Das beliebte Buch Theoretische Physik wird jetzt erstmalig in korrigierter und ergänzter Form in Einzelbänden angeboten. Das ermöglicht den Studierenden, die handlichen Bände zum Lernen, Aufgabenlösen und zum schnellen Nachschlagen leichter mitnehmen und nutzen zu können. Gleichzeitig wird die gesamte theoretische Physik des Bachelorstudiums (und darüber hinaus) in den vier Bänden aufeinander abgestimmt präsentiert. Das vorliegende Buch ist der zweite Teil der vierbändigen Reihe und deckt den Lehrstoff der Bachelorvorlesung zur Elektrodynamik großer Universitäten in Deutschland, Österreich und der Schweiz möglichst umfassend ab. Die besondere Stärke dieser Reihe liegt darin, den Leser mit einer Vielzahl von didaktischen Elementen beim Lernen zu unterstützen: -Alle Kapitel werden mit grundsätzlichen Fragen eingeleitet -Wichtige Aussagen, Formeln und Definitionen sind übersichtlich hervorgehoben -Beispiele regen zum Aktivwerden an -Selbstfragen helfen dem Leser, den behandelten Stoff zu reflektieren -„So geht’s weiter“-Abschnitte, beispielsweise über nichtlineare Elektrodynamik und effektive Feldtheorien ermöglichen einen Blick über den Tellerrand und geben Einblicke in aktuelle Forschung -Anhand ausführlich gelöster Aufgaben kann das Gelernte überprüft und gefestigt werden -Mathematische Boxen sind zum schnellen Nachschlagen herausgehoben -Alle Bände sind durchgehend vierfarbig und mit übersichtlichen Grafiken gestaltet. Die Autoren haben ihre langjährige und vielfach hervorragend bewertete Lehrerfahrung in das Werk einfließen lassen. Darüber hinaus gelingt es ihnen, die Zusammenhänge in der Theoretischen Physik auch bandübergreifend klar werden zu lassen. Der Inhalt Die Maxwell-Gleichungen – Elektrostatik – Vollständige Funktionssysteme: Fourier-Transformation und Multipolentwicklung – Elektrische Felder in Materie – Magnetismus und elektrische Ströme – Ausbreitung elektromagnetischer Wellen – Optik – Relativistische Formulierung der Elektrodynamik – Abstrahlung elektromagnetischer Wellen – Lagrange- und Hamilton-Formalismus in der Elektrodynamik

Das beliebte Buch Theoretische Physik wird jetzt erstmalig in korrigierter und ergänzter Form in Einzelbänden angeboten. Das ermöglicht den Studierenden, die handlichen Bände zum Lernen, Aufgabenlösen und zum schnellen Nachschlagen leichter mitnehmen und nutzen zu können. Gleichzeitig wird die gesamte theoretische Physik des Bachelorstudiums (und darüber hinaus) in den vier Bänden aufeinander abgestimmt präsentiert. Das vorliegende Buch ist der vierte Teil der vierbändigen Reihe und deckt den Lehrstoff der Bachelorvorlesung zur Thermodynamik und Statistischen Physik großer Universitäten in Deutschland, Österreich und der Schweiz möglichst umfassend ab. Die besondere Stärke dieser Reihe liegt darin, den Leser mit einer Vielzahl von didaktischen Elementen beim Lernen zu unterstützen: -Alle Kapitel werden mit grundsätzlichen Fragen eingeleitet -Wichtige Aussagen, Formeln und Definitionen sind übersichtlich hervorgehoben -Beispiele regen zum Aktivwerden an -Selbstfragen helfen dem Leser, den behandelten Stoff zu reflektieren -„So geht’s weiter“-Abschnitte, beispielsweise über das Curie-Weiss-Modell, Weiße Zwerge und Systeme außerhalb des Gleichgewichts ermöglichen einen Blick über den Tellerrand und geben Einblicke in aktuelle Forschung -Anhand ausführlich gelöster Aufgaben kann das Gelernte überprüft und gefestigt werden -Mathematische Boxen sind zum schnellen Nachschlagen herausgehoben -Alle Bände sind durchgehend vierfarbig und mit übersichtlichen Grafiken gestaltet. Die Autoren haben ihre langjährige und vielfach hervorragend bewertete Lehrerfahrung in das Werk einfließen lassen. Darüber hinaus gelingt es ihnen, die Zusammenhänge in der Theoretischen Physik auch bandübergreifend klar werden zu lassen. Der Inhalt Phänomenologische Begründung der Thermodynamik – Statistische Begründung der Thermodynamik – Einfache thermodynamische Anwendungen – Ensembles und Zustandssummen – Quantenstatistik

Das beliebte Buch Theoretische Physik wird jetzt erstmalig in korrigierter und ergänzter Form in Einzelbänden angeboten. Das ermöglicht den Studierenden, die handlichen Bände zum Lernen, Aufgabenlösen und zum schnellen Nachschlagen leichter mitnehmen und nutzen zu können. Gleichzeitig wird die gesamte theoretische Physik des Bachelorstudiums (und darüber hinaus) in den vier Bänden aufeinander abgestimmt präsentiert. Das vorliegende Buch ist der dritte Teil der vierbändigen Reihe und deckt den Lehrstoff der Bachelorvorlesung zur Quantenmechanik großer Universitäten in Deutschland, Österreich und der Schweiz möglichst umfassend ab. Die besondere Stärke dieser Reihe liegt darin, den Leser mit einer Vielzahl von didaktischen Elementen beim Lernen zu unterstützen: -Alle Kapitel werden mit grundsätzlichen Fragen eingeleitet -Wichtige Aussagen, Formeln und Definitionen sind übersichtlich hervorgehoben -Beispiele regen zum Aktivwerden an -Selbstfragen helfen dem Leser, den behandelten Stoff zu reflektieren -„So geht’s weiter“-Abschnitte, beispielsweise über Supersymmetrie in der Quantenmechanik ermöglichen einen Blick über den Tellerrand und geben Einblicke in aktuelle Forschung -Anhand ausführlich gelöster Aufgaben kann das Gelernte überprüft und gefestigt werden -Mathematische Boxen sind zum schnellen Nachschlagen herausgehoben -Alle Bände sind durchgehend vierfarbig und mit übersichtlichen Grafiken gestaltet. Die Autoren haben ihre langjährige und vielfach hervorragend bewertete Lehrerfahrung in das Werk einfließen lassen. Darüber hinaus gelingt es ihnen, die Zusammenhänge in der Theoretischen Physik auch bandübergreifend klar werden zu lassen. Der Inhalt Die Entstehung der Quantenphysik – Wellenmechanik – Formalismus der Quantenmechanik – Observablen, Zustände und Unbestimmtheit – Zeitentwicklung und Bilder – Eindimensionale Quantensysteme – Symmetrien und Erhaltungssätze – Zentralkräfte, das Wasserstoffatom – Elektromagnetische Felder und der Spin – Störungstheorie und Virialsatz – Mehrteilchensysteme und weitere Näherungsmethoden – Streutheorie

Das beliebte Buch Theoretische Physik wird jetzt erstmalig in korrigierter und ergänzter Form in Einzelbänden angeboten. Das ermöglicht den Studierenden, die handlichen Bände zum Lernen, Aufgabenlösen und zum schnellen Nachschlagen leichter mitnehmen und nutzen zu können. Gleichzeitig wird die gesamte theoretische Physik des Bachelorstudiums (und darüber hinaus) in den vier Bänden aufeinander abgestimmt präsentiert. Das vorliegende Buch ist der erste Teil der vierbändigen Reihe und deckt den Lehrstoff der Bachelorvorlesung zur Theoretischen Mechanik großer Universitäten in Deutschland, Österreich und der Schweiz möglichst umfassend ab. Die besondere Stärke dieser Reihe liegt darin, den Leser mit einer Vielzahl von didaktischen Elementen beim Lernen zu unterstützen:-Alle Kapitel werden mit grundsätzlichen Fragen eingeleitet-Wichtige Aussagen, Formeln und Definitionen sind übersichtlich hervorgehoben-Beispiele regen zum Aktivwerden an-Selbstfragen helfen dem Leser, den behandelten Stoff zu reflektieren-„So geht’s weiter“-Abschnitte, beispielsweise über den Lense-Thirring-Effekt oder Determinismus und Chaos ermöglichen einen Blick über den Tellerrand und geben Einblicke in aktuelle Forschung-Anhand ausführlich gelöster Aufgaben kann das Gelernte überprüft und gefestigt werden-Mathematische Boxen sind zum schnellen Nachschlagen herausgehoben -Alle Bände sind durchgehend vierfarbig und mit übersichtlichen Grafiken gestaltet. Die Autoren haben ihre langjährige und vielfach hervorragend bewertete Lehrerfahrung in das Werk einfließen lassen. Darüber hinaus gelingt es ihnen, die Zusammenhänge in der Theoretischen Physik auch bandübergreifend klar werden zu lassen. Der InhaltDie Newton’schen Axiome – Koordinationstransformationen und beschleunigte Bezugssysteme – Systeme von Punktmassen – Starre Körper – Lagrange-Formalismus und Variationsrechnung – Schwingungen – Hamilton-Formalismus – Kontinuumsmechanik – Spezielle Relativitätstheorie – Relativistische Mechanik

Die Grundlagen der theoretischen Physik in einem Band – das bietet Ihnen das vorliegende Buch. Sechs in Forschung und Lehre erfahrene Autoren aus Deutschland und Österreich stellen die vier großen Gebiete Mechanik, Elektrodynamik, Quantenmechanik sowie Thermodynamik und Statistische Physik dar. Die besondere Stärke dieses Buches liegt darin, dass es in vielfältigen Querverweisen die inneren Zusammenhänge zwischen diesen Gebieten zeigt. Die Kapitel sind sorgfältig aufeinander abgestimmt, beziehen sich aufeinander, verwenden eine möglichst einheitliche Notation und lassen diese vier Gebiete nicht nur jedes für sich entstehen, sondern vermitteln auch einen zusammenhängenden Überblick über die gesamte Grundlage der theoretischen Physik. Übersichtlich und grafisch ansprechend gegliedert, mit über 500 klaren und verständlichen Abbildungen versehen, bieten alle Kapitel ausführlich vorgerechnete Beispiele, begleitet von insgesamt fast 700 Verständnisfragen, Ausblicken in weiterführende Überlegungen sowie von mehr als 300 Übungsaufgaben mit kommentierten Lösungen. Der Inhalt des Buchs orientiert sich an den Bachelor- und Masterstudiengängen großer Universitäten in Deutschland, Österreich und der Schweiz und deckt den behandelten Stoff möglichst umfassend ab. Die langjährige und vielfach hervorragend bewertete Lehrerfahrung der Autoren ist hier in einem Buch kondensiert, das Sie nicht nur durch Ihr gesamtes Bachelor-Studium, sondern weit in Ihr Masterstudium hinein begleiten wird. Dieses Werk wurde ergänzt um mathematische Beiträge der beliebten Bestseller-Autoren Florian Modler und Martin Kreh.