Fizika 1-2.

Tartalom

1. kötet - KLASSZIKUS FIZIKA
Előszó 27
I. MECHANIKA
1. A mozgások leírása (kinematika) 33
1.1. Az anyagi pont mozgásának leírása 33
1.1.1. Alapfogalmak 33
1.1.2. A sebesség 39
1.1.2.1. Az egyenesvonalú, egyenletes mozgás sebessége 40
1.1.2.2. A változó mozgás sebessége 42
1.1.3. A gyorsulás 45
1.1.4. Mozgások leírása egymáshoz képest mozgó vonatkoztatási rendszerekben 50
1.1.5. Néhány mozgás részletes leírása 52
1.1.5.1. Az egyenesvonalú, egyenletes mozgás 52
1.1.5.2. Az állandó gyorsulású mozgás 53
1.1.5.3. Az egyenletes körmozgás 63
1.1.5.4. Az egyenletesen változó körmozgás 66
1.1.5.5. A harmonikus rezgő mozgás 68
1.1.5.6. A harmonikus rezgések összetétele 71
1.2. A merev test kinematikája 79
1.2.1. Rögzített tengely körül forgó merev test 79
1.2.2. A merev test síkmozgása 82
1.2.3. Térbeli forgó mozgás. A szögsebességvektor 90
1.3. A folyadékok és gázok mozgásának leírása 93
2. Dinamika 97
2.1. A dinamika anyagi pontra vonatkozó törvényei 97
2.1.1. A dinamika alapfogalmai. A Newton-törvények 97
2.1.1.1. Az erő fogalmára alapozó felépítés 99
2.1.1.2. Az impulzus (lendület) fogalmára alapozó felépítés 105
2.1.2. Erőtörvények; erőfajták 108
2.1.2.1. Rugalmassági erők 108
2.1.2.2. Nehézségi erő 109
2.1.2.3. Súly; súlyerő 110
2.1.2.4. Gravitációs erő. A Newton-féle gravitációs erőtörvény 113
2.1.2.5. Kényszermozgás; kényszererő 116
2.1.2.6. Súrlódási erő 121
2.1.3. A perdület (impulzusmomentum) 125
2.1.3.1. Centrális erők. A területi sebesség 125
2.1.3.2. A perdület és a forgatónyomaték 129
2.1.4. A munka 135
2.1.4.1. Néhány erőfajta munkája 138
2.1.5. A teljesítmény 143
2.1.6. Mechanikai energiák 144
2.1.6.1. Munkatétel; mozgási energia 144
2.1.6.2. Helyzeti (potenciális) energiák 147
2.1.7. Mozgások dinamikai leírása inerciarendszerhez képest mozgó vonatkoztatási rendszerekben. A tehetetlenségi erők 155
2.1.7.1. Az inerciarendszerhez képest egyenesvonalú, egyenletes mozgást végző vonatkoztatási rendszer 155
2.1.7.2. Az egyenesvonalú, egyenletesen gyorsuló, nem forgó vonatkoztatási rendszer 156
2.1.7.3. Az egy helyben forgó, állandó szögsebességű vonatkoztatási rendszer 150
2.2. Pontrendszerek dinamikája 163
2.2.1. A pontrendszerek mozgásának leírása mozgásegyenletekkel 164
2.2.2. A pontrendszer impulzusa (lendülete) 165
2.2.3. A tömegközéppont. A tömegközéppont mozgásának tétele 167
2.2.3.1. A pontrendszer tömegközéppontjának meghatározása 167
2.2.3.2. Kiterjedt testek tömegközéppontja 168
2.2.3.3. A tömegközéppont mozgásának leírása 173
2.2.4. Pontrendszer perdülete (impulzusmomentuma) 177
2.2.4.1. Pontra vonatkozó perdület 177
2.2.4.2. Tengelyre vonatkoztatott perdület és forgatónyomaték 180
2.2.5. Pontrendszerekre vonatkozó energetikai tételek 183
2.2.6. A kiterjedt testre ható erők jellemzői. Az erő támadáspontja és hatásvonala. Pontba koncentrált, felületen eloszló térfogati erők 186
2.3. Merev test mozgásának dinamikája 189
2.3.1. Rögzített tengely körül forgó merev test dinamikája 189
2.3.1.1. Rögzített tengely körül forgó merev test perdülete 189
2.3.1.2. A testek tehetetlenségi nyomatéka 190
2.3.1.3. A forgó mozgás alaptörvénye rögzített tengely körül forgó merev testre 194
2.3.2. Síkmozgást végző merev test dinamikája 195
2.3.3. Merev test mozgási energiája 196
2.3.4. Merev testre ható, síkban szétszórt erők eredője 198
2.3.4.1. Két erő eredője 198
2.3.4.2. A merev testre ható több erő eredője 203
2.3.4.3. A nehézségi erő helyettesítése pontba koncentrált erővel 204
2.4. Speciális problémák a tömegpont és a pontrendszerek mechanikájából 206
2.4.1. A bolygók mozgása. Mozgás pontszerű test gravitációs erőterében 206
2.4.2. Mesterséges holdak és bolygók; rakéták 211
2.4.3. Esés ellenálló közegben 214
2.4.4. Tehetetlenségi erők a Földön 215
2.4.5. A harmonikus rezgő mozgás 219
2.4.6. A matematikai inga 222
2.4.7. A fizikai inga 224
2.4.8. Csavarási vagy torziós ingák 226
2.4.9. A csillapodó rezgő mozgás 227
2.4.10. Kényszerrezgés; rezonancia 230
2.4.11. Csatolt rezgések 232
2.4.12. Az egyenletes körmozgás dinamikája 233
2.4.13. Példák kényszermozgásokra 235
2.4.14. Ütközések 246
2.5. Statika. Egyszerű gépek 253
2.5.1. Pontszerű test egyensúlyának feltétele 254
2.5.2. Merev testek egyensúlyának feltétele 254
2.5.2.1. Egyszerű gépek 260
2.5.2.2. Egyensúlyi helyzetek. Állásszilárdság 273
2.6. A szilárdságtan elemei 277
2.6.1. Alakváltozások (deformációk) és rugalmas feszültségek 277
2.6.2. Igénybevételek 282
2.6.3. A rugalmassági energia 291
2.7. Folyadékok és gázok mechanikája 293
2.7.1. Folyadékok és gázok sztatikája (hidro- és aerosztatika) 293
2.7.1.1. Nyugvó folyadék szabad felülete 294
2.7.1.2. A nyomás. A nyomás terjedése folyadékokban és gázokban. Pascal törvénye 295
2.7.1.3. A hidrosztatikai nyomás 298
2.7.1.4. Közlekedőedények 302
2.7.1.5. A légnyomás 305
2.7.1.6. A Boyle-Mariotte-törvény 308
2.7.1.7. A felhajtóerő. Arkhimédész törvénye 309
2.7.1.8. Alkalmazások 316
2.7.2. Ideális folyadékok és gázok áramlása 327
2.7.2.1. A Bernoulli-törvény 327
2.7.2.2. Gyakorlati alkalmazások 330
2.7.3. Reális folyadékok és gázok 335
2.7.3.1. A felületi feszültség 335
2.7.3.2. Reális folyadékok és gázok áramlása. A belső súrlódás 343
2.7.3.3. Közegellenállás 347
2.8. Hullámmozgás és hangtan 349
2.8.1. A hullám keletkezése, leírása 349
2.8.1.1. Alapfogalmak 349
2.8.1.2. A terjedési sebesség függése a közeg tulajdonságaitól 356
2.8.1.3. A Doppler-effektus 358
2.8.1.4. A harmonikus mechanikai hullámok energiája 359
2.8.2. A hullámok terjedése 368
2.8.2.1. Terjedési tulajdonságok. Huygens elve 368
2.8.3. A hullámok szuperpozíciója 377
2.8.3.1. A szuperpozíció elve; interferencia 377
2.8.3.2. Pontszerű, egyező frekvenciájú, koherens hullámforrás által létrehozott interferencia 378
2.8.3.3. A Huygens-Fresnel-elv 385
2.8.3.4. Állóhullámok 388
2.8.3.5. Egyirányban haladó hullámok szuperpozíciója. Diszperzió, csoportsebesség, fázissebesség. Hullámcsomag 397
2.8.4. A hang és jellemzői 401
II. TERMODINAMIKA
3. Alapfogalmak. Az energiamegmaradás törvénye 409
3.1. Belső energia; hőfolyamatok; hőmérséklet 409
3.1.1. A térfogati munka 411
3.1.2. Hőfolyamatok. A hőmennyiség 413
3.1.3. Mechanikai és hőegyensúlyi állapot 414
3.1.4. A hőmérséklet és mérése 415
3.1.4.1. A hőmérséklet fogalma 415
3.1.4.2. Hőmérsékleti skálák; hőmérőfajták 416
3.2. A termodinamika I. főtétele; az általános energiamegmaradás elve 419
3.2.1. A belső energia változásának mérése 419
3.2.2. A termodinamika I. főtétele 420
3.2.3. Az általános energiamegmaradás elve 420
3.3. Állapotjelzők 421
4. Állapotváltozások 423
4.1. A szilárd anyagok és a folyadékok hőtágulása 423
4.1.1. A szilárd anyagok lineáris (vonalmenti) hőtágulása 423
4.1.2. Szilárd anyagok térfogati hőtágulása 425
4.1.3. A folyadékok hőtágulása 427
4.2. Az ideális gázok állapotegyenletei 429
4.2.1. A Boyle-Mariotte-törvény 429
4.2.2. Gay-Lussac I. törvénye 430
4.2.3. Gay-Lussac II. törvénye 432
4.2.4. Az általános gáztörvény 433
4.3. Kalorimetria. Fajhő és átalakulási hő 435
4.3.1. A szilárd anyagok és a folyadékok fajhője 436
4.3.2. Fázisátalakulási hők 438
4.3.3. Szilárd anyagok és folyadékok fajhőjének és fázisátalakulási hőjének mérése 440
4.3.4. Gázok fajhője 442
4.4. Nyílt folyamatok ideális gázokkal 445
4.4.1. Izoterm folyamat 446
4.4.2. Izobár folyamat 448
4.4.3. Izochor folyamat 449
4.4.4. Adiabatikus folyamat 449
4.4.5. Politrop állapotváltozás 451
4.5. Reális gázok. Telítetlen és telített gőzök 452
4.6. Halmazállapot-változások (fázisátalakulások) 456
4.6.1. Olvadás; fagyás 456
4.6.2. Párolgás 458
4.6.3. Forrás 458
4.6.4. Kristályszerkezeti átalakulások 460
4.6.5. Szublimáció 460
4.6.6. Fázisdiagram; hármaspont 461
5. A természeti folyamatok iránya. A termodinamika II. főtétele 465
5.1. Reverzibilis és irreverzíbilis folyamatok 465
5.2. A termodinamika II. főtétele 467
5.3. Hőerőgépek. A Carnot-féle körfolyamat 469
5.3.1. A Carnot-féle körfolyamat 469
5.3.2. A hőerőgépek termodinamikai hatásfoka 471
5.3.3. A termodinamikai hőmérsékleti skála 472
5.4. Az entrópia 473
5.4.1. A Gausius-féle egyenlőtlenség 473
5.4.2. Az entrópia definíciója 475
5.4.3. Az entrópianövekedés és az entrópiamaximum elve 476
5.4.4. A termodinamika III. főtétele 477
5.5. Termodinamikai potenciálok 478
5.5.1. Nyílt rendszerek egyensúlyának feltétele 479
5.5.2. A kémiai potenciál 482
5.6. Hűtőgépek, hőpumpa, hőerőgépek 483
5.6.1. A hűtőgépek és a hőpumpa elve 483
5.6.2. Hőerőgépek és hűtőgépek a gyakorlatban 485
5.6.2.1. Gőzgépek 485
5.6.2.2. Gázgépek 486
5.6.2.3. Hűtőgépek 490
6. A hő terjedése 492
6.1. Hővezetés (kondukció) 492
6.2. Hőáramlás (konvekció) 493
6.3. Hősugárzás 493
III. ELEKTRODINAMIKA ÉS OPTIKA
7. Az időben állandó elektromos mező 497
7.1. Elektrosztatikus mező vákuumban. A forráserősség. Gauss tétele 497
7.1.1. Elektromos alapjelenségek 498
7.1.2. Az elektromos mező 501
7.1.3. Pontszerű töltés mezejének térerőssége. Coulomb törvénye 504
7.1.4. Erővonalak 507
7.1.5. A Q töltés keltette mező teljes elektromos fluxusa 511
7.1.6. Az elektromos dipólus 513
7.1.7. Forráserősség. Gauss tétele 515
7.2. Potenciál, örvényerősség (cirkuláció) 519
7.2.1. Az elektromos mező munkája. A feszültség 519
7.2.2. A potenciál 523
7.2.3. Az örvényerősség. Maxwell II. törvénye 526
7.3. Vezetők az elektrosztatikus mezőben 529
7.3.1. Elektromos megosztás. Többlettöltés fémes vezetőn 529
7.3.2. Kapacitás 530
7.3.3. Kondenzátorok. A relatív permittivitás és az elektromos eltolás 532
7.3.4. Gyakorlati alkalmazások 537
7.3.4.1. A földelés 537
7.3.4.2. A potenciál mérése 538
7.3.4.3. Az árnyékolás 538
7.3.4.4. A csúcshatás 539
7.3.4.5. A van de Graff-féle szalaggenerátor 541
7.3.4.6. Az átütési szilárdság 542
7.3.4.7. Kondenzátorfajták 542
7.3.4.8. Kondenzátorok kapcsolása 544
7.4. Az elektromos mező energiája vákuumban 547
7.4.1. A feltöltött kondenzátor energiája 547
7.4.2. Az elektromos mező energiája és energiasűrűsége 548
7.5. Az elektromos áram. Ohm törvénye 550
7.5.1. Az áramerősség 550
7.5.2. A vezető ellenállása. Ohm törvénye 552
7.5.3. Joule törvénye 554
7.5.4. Áramforrások (galvánelemek). Az áramkört jellemző feszültségek 556
7.6. Egyenáramú hálózatok. Egyszerű és összetett áramkörök 562
7.6.1. Kirchhoff törvényei 562
7.6.2. Ellenállások (fogyasztók) kapcsolása 564
7.6.3. Technikai ellenállások 571
7.6.4. Áramforrások kapcsolása 575
7.6.5. Mérőműszerek kapcsolása. Az áramerősség, a feszültség és az ellenállás mérése 578
8. Az időben állandó mágneses mező 585
8.1. A mágneses mező. Forráserősség és örvényerősség 585
8.1.1. A mágneses indukció vektor 585
8.1.2. A mágneses fluxus. Mágneses forráserősség. Maxwell III. törvénye 593
8.1.3. A mágneses örvényerősség. A gerjesztési törvény. Maxwell IV. törvénye 596
8.1.4. A Biot-Savart-törvény 600
8.1.5. Speciális áramelrendezések mágneses mezeje 604
8.1.6. A mágneses térerősség 609
8.2. Erőhatások a mágneses mezőben 611
8.2.1. Az áramjárta vezetőre ható erő. A mágneses Lorentz-erő 611
8.2.2. Szabad töltés mozgása mágneses mezőben 615
8.2.3. Erőhatások mozgó töltések között 617
8.2.3.1. Párhuzamos áramvezetők között ható erő. Az abszolút amper 617
8.2.3.2. Az elemi mágneses erőtörvény 619
8.3. Mozgó vezeték mágneses mezőben 621
8.3.1. Az indukált elektromotoros erő 621
8.3.2. Váltakozóáram előállítása 624
8.3.3. A Váltakozóáram effektív értékei 627
9. Az időben változó mágneses mező 630
9.1. Az elektromágneses indukció. A mágneses mező energiája 630
9.1.1. A nyugalmi indukció 630
9.1.2. A kölcsönös induktivitás és az öninduktivitás 638
9.1.3. A mágneses mező energiája vákuumban 641
9.2. Az energia terjedése az áramforrástól a fogyasztóig. A Poynting-vektor 643
9.3. Az impedancia 649
9.3.1. Ohmikus, induktív és kapacitív ellenállás 649
9.3.2. Teljesítmény és munka az RLC körben 658
9.4. Szabad és kényszerített elektromágneses rezgések 661
9.4.1. Rezgőkörök szabad rezgései 661
9.4.2. Rezgőkörök kényszerített rezgései. Impedanciák soros és párhuzamos
kapcsolása 665
9.4.2.1. Soros RLC kör. Feszültségrezonancia 665
9.4.2.2. Párhuzamos LC és RLC kör. Áramrezonancia 667
9.4.2.3. Rezgőkörök csatolása 672
9.5. Gyakorlati alkalmazások 673
9.5.1. Az elektromágnes 673
9.5.2. A transzformátor. Energiaátvitel 678
9.5.3. Generátorok 681
9.5.3.1. Váltakozóáramú generátorok 681
9.5.3.2. Egyenáramú generátorok 686
9.5.4. Motorok 689
9.5.4.1. Egyenáramú motorok 689
9.5.4.2. Váltakozóáramú motorok 690
9.5.5. Mérőműszerek 693
10. Az Időben változó elektromos mező. Az elektromágneses hullámok és a fény 699
10.1. Az eltolási áram. Maxwell törvényeinek rendszere 699
10.2. Gyorsan változó mezők. Elektromágneses hullámok vákuumban 703
10.3. Az elektromágneses hullámok terjedési tulajdonságai 707
10.4. Az elektromágneses hullámok dinamikai tulajdonságai. A sugárzó anyag 713
10.5. Hullámoptikai jelenségek 720
10.5.1. A fény terjedése különböző közegekben 720
10.5.1.1. A fény terjedése homogén közegben 722
10.5.1.2. A fény két közeg határán. Visszaverődés, törés 725
10.5.1.3. A színek 729
10.5.2. A fény polarizációja 731
10.5.3. A fény interferenciája 736
10.5.4. A fény elhajlása (diffrakció) 740
10.5.5. Optikai színképek 746
10.5.6. A teljes elektromágneses színkép 748
10.6. Fotometriai alapfogalmak 752
10.6.1. A fotometria energetikai alapú mennyiségei (radiometria) 753
10.6.2. A fotometria vizuális alapon értelmezett mennyiségei 755
10.6.3. A fotometria két alaptörvénye 758
10.6.4. Fotométerek 760
10.7. Gyakorlati alkalmazások 762
10.7.1. Hangtechnika 762
10.7.1.1. Hanghullámok keltése, terjedése 762
10.7.1.2. Elektromos-akusztikus átalakítók 768
10.7.1.3. A hangérzékelés jellemzői és következményei 773
10.7.1.4. A hangrögzítés eszközei és elvei 778
10.7.1.5. Hangszintézis; beszédfelismerés 786
10.7.2. Elektromágneses hullámok keltése és vétele 790
10.7.2.1. Moduláció 791
10.7.2.2. Erősítők; oszcillátorok 800
10.7.2.3. Adóantennák 808
10.7.2.4. Az elektromágneses hullámok terjedése 813
10.7.2.5. Vevőantennák 817
10.7.2.6. A vett jelek demodulálása 820
10.7.3. Televízió, radar, rádiónavigáció 824
10.7.3.1. Televízió 824
10.7.3.2. Radarok 831
10.7.3.3. Navigációs rendszerek 837
10.7.4. Optika 840
10.7.4.1. Az optikai leképezés 840
10.7.4.2. Optikai leképezés törő közegekkel 841
10.7.4.3. Optikai leképezés visszaverő felületekkel 854
10.7.4.4. A Fermat-elv. Az optikai úthossz 860
10.7.4.5. Optikai eszközök 861
2. kötet - MODERN FIZIKA
IV. RELATIVITÁSELMÉLET
11. Előzmények 877
11.1. A klasszikus mechanika és a Galilei-transzformáció 877
11.2. A Michelson-Morley-kísérlet 880
11.3. A tapasztalat értelmezése. A speciális relativitás elve 884
12. A Lorentz-transzformáció 887
12.1. Koordináta- és időhálózat készítése 887
12.2. A koordinátatranszformáció 888
12.3. A Lorentz-transzformáció vizsgálata 892
12.3.1. Sebesség-összeadás a Lorentz-transzformáció alapján 896
12.3.2. Nyugalmi és mozgási mérőszámok 898
12.3.3. Az idődilatáció, a hosszkontrakció és a müonbomlás 900
12.3.4. A Lorentz-féle sebesség-összetétel törvényének kísérleti igazolása. A fény terjedési sebessége áramló közegekben 901
13. A Minkowski-féle négyesvilág. A relativisztikus dinamika 903
13.1. A Minkowski-sík 903
13.1.1. Térszerű, időszerű tartományok és a fénykúp 907
13.2. A tömegpont mechanikája négyesvektorokkal 914
13.3. A relativisztikus tömeg 918
13.4. A relativisztikus dinamika összefoglalása 922
14. Példák a relativisztikus dinamika kijelentéseire 926
14.1. Mozgás állandó erő hatására. A fénysebesség határsebesség jellege 926
14.2. Az ikerparadoxon 927
14.3. Az E=mc2 egyenlet és alkalmazásai 923
14.3.1. A foton 928
14.3.2. A tömegdefektus 930
15. Az általános relativitáselmélet alapgondolatai 934
15.1. Az ekvivalencia-elv 934
15.2. A görbült téridő 936
15.3. A Merkúr perihélium-elfordulása 937
15.4. A fénysugár elgörbülése a Nap mellett 938
15.5. Gravitációs vonaleltolódás 939
V. ATOMFIZIKA ÉS KVANTUMMECHANIKA
16. Az anyag atomos szerkezete 941
16.1. A súlyviszonytörvények. Avogadro törvénye 942
16.2. Az Avogadro-szám és az atomok méretének meghatározása a kinetikus gázelmélet alapján 944
16.3. Az elektromosság „atomos" szerkezete 945
16.3.1. Az elektrolízis Faraday-törvényei 945
16.3.2. Az elemi töltés meghatározása Millikan módszerével 946
16.4. Az elektron 948
16.4.1. A katódsugarak 948
16.4.2. Az elektronok fajlagos töltésének mérése 950
16.4.2.1. Az elektron mozgása egyszerre ható elektromos és mágneses térben (Thomson módszere) 952
16.4.3. Az elektronok tömegének sebességfüggése 953
17. Atommodellek 955
17.1. Az első atommodellek 956
17.1.1. Thomson atommodellje 956
17.1.2. Az atommag felfedezése. A Rutherford-kísérlet 956
17.1.3. A Rutherford-féle atommodell 959
17.2. A Bohr-modell 960
17.2.1. A Bohr-modell kísérleti előzményei 960
17.2.1.1. A gázkisülések 960
17.2.1.2. A hőmérsékleti sugárzás 963
17.2.2. A Bohr-modell alapfeltevései 965
17.2.2.1. A Bohr-féle pályafeltétel 965
17.2.2.2. A Bohr-féle frekvenciafeltétel 968
17.2.3. A Franck-Hertz-kísérlet 969
17.2.4. A Bohr-modell eredményei és hiányosságai 971
18. A fény részecsketermészete 973
18.1. A fotóeffektus 973
18.2. A Compton-jelenség 975
18.3. A fénynyomás 978
18.4. A fotonok tulajdonságai 978
19. Az anyaghullámok 980
19.1. De Broglie hipotézise 980
19.2. Az elektron hullámtermészetének kísérleti igazolása 981
19.3. Az anyaghullámok tulajdonságai 982
19.3.1. A hullámcsomag 983
19.4. A Heisenberg-féle határozatlansági reláció 988
19.5. A hullámfüggvény fizikai értelmezése 994
20. Az atomok kvantummechanikai jellemzése 999
20.1. A Schrödinger-egyenlet 999
20.2. Kötött részecskék kvantummechanikai leírása 1000
20.2.1. Dobozba zárt részecske leírása 1002
20.2.2. Az alagúteffektus 1008
20.2.3. A lineáris oszcillátor 1011
20.3. A hidrogénatom 1014
20.3.1. Az elektron energiája 1015
20.3.2. Az állapotfüggvények 1017
20.3.3. Az elektron pálya-impulzusmomentuma és mágneses momentuma 1020
20.3.4. Az elektron saját-impulzusmomentuma, a spin 1025
20.3.5. A hidrogénatom elektronjának jellemzése kvantumszámokkal 1027
20.4. A Pauli-elv és a periódusos rendszer 1027
20.5. A sokrészecske-rendszerek kvantummechanikai leírása 1036
21. Kémiai kötések 1039
21.1. A kovalens kötés 1040
21.1.1. A hidrogénmolekula-ion és a hidrogénmolekula 1040
21.2. A molekulák felépítése 1043
21.2.1. Kötő- és lazítópályák 1043
21.2.2. Szigma-és pi-kötés 1047
21.2.3. A hibridizáció 1048
21.3. Poláros molekulák. Az elektronegativitás 1051
21.4. Az ionos kötés 1053
21.5. A fémes kötés 1053
21.6. Az elektronegativitás és a kötéstípus kapcsolata 1054
VI. SOKRÉSZECSKE-RENDSZEREK VALÓSZÍNŰSÉGI LEÍRÁSA
22. A kinetikus gázelmélet 1057
22.1. A kinetikus gázmodell 1058
22.1.1. A gázok sebességeloszlása 1059
22.1.2. Az ideális gáz modellje 1062
22.1.2.1. Az ideális gáz nyomása 1063
22.1.2.2. Az ideális gáz hőmérséklete 1065
22.1.2.3. Az ekvipartíció tétele 1066
22.1.2.4. Az ideális gáz belső energiája és fajhője 1067
22.1.2.5. Az ideális gáz belső energiájának kifejezése a nyomás és a térfogat
segítségével 1071
22.1.2.6. A gáz energiájának megváltozása munkavégzés hatására 1072
22.1.3. A reális gázok állapotegyenlete 1073
22.2. A gázok diffúziója 1074
22.2.1. A molekulák mozgása a gázban. Az átlagos szabad úthossz 1074
22.2.2. A diffúziót leíró törvények 1076
22.3. A gázmolekulák véletlenszerű mozgásának valószínűségi leírása 1079
22.3.1. Miért véletlenszerű a részecskék mozgása? 1079
22.3.2. Sűrűségingadozások 1085
22.3.3. Irreverzíbilis folyamatok 1088
22.3.4. Az energia eloszlása 1089
23. Statisztikus fizika 1091
23.1. Alapfogalmak 1091
23.1.1. A makroállapot 1091
23.1.2. A mikroállapot 1091
23.1.2.1. A mikroállapot klasszikus fizikai meghatározása 1092
23.1.2.2. A mikroállapot kvantummechanikai meghatározása 1092
23.1.3. A mikroállapotok megszámlálása 1093
23.1.3.1. A mikroállapotok megszámlálása a klasszikus fizikában. A fázistér 1093
23.1.3.2. A mikroállapotok megszámlálása a kvantummechanikai leírás alapján 1095
23.1.3.3. A klasszikus és kvantummechanikai állapotszám közötti kapcsolat 1096
23.1.4. A részecskék megválasztása 1097
23.1.5. A folyamatok leírása 1098
23.1.6. A statisztikus leírásmód alapfeltevései 1099
23.1.7. A lehetséges mikroállapotok száma 1101
23.1.7.1. Dobozba zárt részecske állapotsűrűsége 1103
23.1.7.2. Az ideális gáz mikroállapotainak száma 1105
23.1.7.3. A makroszkopikus testek mikroállapotainak száma 1108
23.1.7.4. Az Einstein-kristály mikroállapotainak száma 1108
23.2. A folyamatok iránya 1110
23.2.1. Az ideális gáz szabad tágulása vákuumba 1110
23.2.2. Irreverzíbilis változások 1112
23.2.3. Kölcsönható rendszerek 1112
23.3. A termodinamika II. főtétele. Az entrópia 1113
23.3.1. Az entrópia 1113
23.3.2. A termodinamika II. főtétele 1115
23.3.3. A termodinamika I. főtételének mikroszkopikus értelmezése 1116
23.3.4. Az entrópia megváltozása energiaközlés hatására. Reverzibilis folyamatok 1119
23.4. A hőmérséklet statisztikus fizikai értelmezése 1121
23.4.1. A hőmérséklet és az entrópia kapcsolata 1123
23.4.1.1. Az ideális gáz hőmérséklete 1124
23.4.1.2. Az Einstein-kristály hőmérséklete 1127
23.4.2. A súrlódási munka 1133
23.5. Az energia eloszlása állandó hőmérsékletű rendszerben 1133
23.5.1. A Boltzmann-eloszlás 1134
23.5.2. A részecskék energia szerinti eloszlása 1137
23.5.2.1. Az Einstein-kristály energiaeloszlása 1137
23.5.2.2. Az egyatomos ideális gáz energiaeloszlása 1139
23.5.2.3. A Maxwell-féle sebességeloszlás 1141
23.6. A Gibbs-eloszlás 1142
23.6.1. A Gibbs-eloszlás alkalmazásai 1144
23.6.1.1. A Fermi-eloszlás 1146
23.6.1.2. A Bose-eloszlás 1147
23.7. Az eloszlásfüggvények közötti kapcsolat 1148
23.7.1. A klasszikus közelítés érvényességi köre 1148
23.7.2. A ritka gázok eloszlásfüggvénye 1150
23.7.3. A Bose-, ill. Fermi-eloszlás és a Boltzmann-eloszlás kapcsolata 1152
VII. AZ ANYAGOK SZERKEZETE
24. Kristályok 1155
24.1. Az ideális kristály szerkezete 1155
24.1.1. A kristályos anyag szabályos belső szerkezetére utaló jelenségek 1155
24.1.2. A rácsszerkezet közvetlen kísérleti igazolása 1157
24.1.3. A röntgendiffrakciós szerkezetkutatás alapjai 1158
24.1.4. A térionmikroszkóp 1160
24.1.5. A kristály geometriai szerkezete. A pontrács 1161
24.2. A kristályszerkezetek jellemzése a kémiai kötés típusa alapján 1164
24.2.1. Atomrácsok 1165
24.2.2. Ionrácsok 1166
24.2.3. A fémek kristályszerkezete 1171
24.2.4. Molekularácsok 1175
24.2.4.1. Van der Waals-kötésű kristályok 1175
24.2.4.2. Hidrogénhíd kötésű kristály. A jég szerkezete 1176
24.2.5. A polimorfia jelensége. A gyémánt és a grafit 1178
25. A kristályos anyagok fizikai tulajdonságainak értelmezése az ideális kristályszerkezet alapján 1181
25.1. A kristályok rugalmas tulajdonságai 1183
25.2. A kristályok belső energiája 1184
25.2.1. A szilárdtestek mólhője 1185
25.3. A szilárdtestek hőtágulása 1188
25.4. A szilárdtestek elektromos tulajdonságai. A sávszerkezet 1189
25.4.1. Kísérleti tapasztalatok 1189
25.4.2. A kristályok elektronszerkezete 1193
25.4.3. A kristály elektronjainak energiaspektruma. Sávszerkezet 1196
25.4.4. A fémek sávszerkezete 1199
25.4.5. A fémek fajlagos ellenállásának értelmezése 1202
25.4.6. A szigetelők sávszerkezete 1203
25.5. Félvezetők 1204
25.5.1. Elektroneloszlás félvezetőkben 1207
25.5.1.1. A lyuk fogalma 1207
25.5.1.2. A töltéshordozók eloszlása és a Fermi-energia 1208
25.5.2. A félvezetők elektromos vezetőképessége 1210
25.5.3. A mikroelektronika alapjai 1214
25.5.3.1. A pn-átmenet 1215
25.5.3.2. A pn-átmenet hasznosítása 1219
25.6. Dielektrikumok 1226
25.6.1. A dielektromos polarizáció mikroszkopikus magyarázata 1227
25.6.1.1. A gázok permittivitása 1228
25.6.1.2. A folyadékok és a szilárdtestek permittivitása 1230
25.6.2. A permittivitás frekvenciafüggése 1231
26. Az anyagok mágneses tulajdonságai 1232
26.1. Az anyagok csoportosítása mágneses tulajdonságaik alapján 1232
26.1.1. A dia- és paramágneses anyagok tulajdonságai 1234
26.1.2. A ferromágneses anyagok tulajdonságai 1235
26.2. A dia- és paramágnesség anyagszerkezeti értelmezése 1237
26.2.1. Az atomok mágneses tulajdonságai 1238
26.2.2. A diamágnesség értelmezése 1238
26.2.3. A paramágnesség értelmezése 1242
26.2.4. Az elektrongáz paramágnessége 1245
26.3. A ferromágnesség értelmezése 1246
26.3.1. A ferromágneses anyagok atomjainak mágnessége 1246
26.3.2. Hosszútávú rend a ferromágneses anyagokban 1249
26.3.3. Anti-ferromágnesség 1252
26.4. A szupravezetés 1252
27. A lézer 1255
27.1. Alapfogalmak 1255
27.2. A holográfia 1259
28. Eltérések az ideális kristályszerkezettől. A kristályhibák 1262
28.1. Ponthibák 1263
28.1.1. Rácslyukak termodinamikai stabilitása 1264
28.1.2. Diffúzió kristályokban 1267
28.1.3. Ponthibák hatása a fémek (ötvözetek) tulajdonságaira 1268
28.1.4. Ponthibák sókristályokban 1269
28.1.5. Színcentrumok alkálihalogenid-kristályokban 1269
28.1.6. Ponthibák atomrácsban 1270
28.2. Vonalhiba a kristályban; diszlokáció 1270
28.2.1. A kristályok képlékeny alakváltozása 1271
28.2.2. A diszlokációk tulajdonságai 1277
28.2.3. A képlékeny deformáció diszlokációs mechanizmusa és az alakítási
keményedés 1278
28.2.4. A diszlokációk hatása a kristály termikus egyensúlyára 1279
28.3. Felületi hibák a kristályban 1280
28.4. A törés 1281
28.4.1. A rideg törés 1281
28.4.2. A képlékeny törés 1284
29. A folyadékok szerkezete 1286
29.1. Az egyszerű folyadékok Bernal-féle golyómodellje 1287
29.2. A folyadékok diffrakciós szerkezetvizsgálata 1290
29.3. A víz 1292
29.3.1. A víz fizikai tulajdonságai 1292
29.3.2. A víz szerkezeti modellje 1294
29.3.3. A víz néhány jellegzetes tulajdonságának értelmezése a szerkezeti modellel 1296
29.3.3.1. A víz sűrűségváltozása a hőmérséklet függvényében 1296
29.3.4. A víz hőtani adatainak értelmezése 1296
29.3.5. A víz mint oldószer 1297
29.4. Az üvegek szerkezete 1299
29.4.1. Az üvegek fizikai tulajdonságai 1299
29.4.2. Az olvadék túlhűtése; az üvegállapot kialakulása 1301
29.4.3. A szilikátüvegek szerkezete 1303
29.4.4. Fémüvegek 1305
29.4.5. Polimerüvegek 1306
29.5. A folyadékkristályok 1306
30. Az óriásmolekulájú anyagok (műanyagok) tulajdonságai 1308
30.1. A molekulalánc tulajdonságai 1309
30.2. A láncmolekulák szerveződése 1310
30.2.1. Kristályos polimerek 1310
30.2.2. Óriásmolekulájú „folyadékok" 1311
30.2.3. Gumiszerűen rugalmas anyagok 1312
VIII. MAGFIZIKA
31. Az atommagok összetétele. A radioaktivitás 1315
31.1. A radioaktív sugárzások tulajdonságai és értékelésük 1316
31.1.1. Aktivitás; felezési idő 1317
31.1.2. Bomlási sorok; radioaktív egyensúly 1319
31.1.3. A radioaktív sugárzások terjedése vákuumban 1323
31.1.4. A sugárzás terjedése anyagban. Fajlagos ionizáció 1324
31.1.5. Az ionizáló sugárzások biológiai hatása 1326
31.1.6. A sugárzások érzékelése, detektálása 1329
31.1.6.1. Részecskék nyomát láthatóvá tevő detektorok 1329
31.1.6.2. Részecskeszámlálók 1330
31.2. Az atommag jellemzői 1332
31.2.1. Az atommag mérete 1332
31.2.2. Az atommagok töltése 1334
31.2.3. Az atommagok tömege 1335
31.2.4. Az atommagok egyéb tulajdonságai 1336
31.3. Az atommagok kötési energiája 1337
31.3.1. Az atommag-átalakulások energiaviszonyai 1338
31.3.2. A magerők 1339
31.4. Atommagmodellek 1339
31.4.1. A héjmodell 1340
31.4.2. A cseppmodell és az atommagok kötési energiájának általános
jellegzetességei 1344
31.4.3. A kötésienergia-felület jellegzetességei 1347
31.5. A radioaktivitás értelmezése 1351
31.5.1. A ß-bomlások 1352
31.5.2. A tömegszám csökkentése: az a-bomlás 1353
31.5.3. A gamma-bomlás 1355
31.5.4. A bomlási sorok magyarázata 1357
31.5.5. Az energiaminimum elérését gátló és segítő tényezők 1358
31.5.5.1. A fúzió 1358
31.5.5.2. Alfa-bomlás és maghasadás 1360
31.5.5.3. Az energiaminimum elérését segítő folyamat: az alagúteffektus 1361
32. Az atomenergia felszabadítása 1365
32.1. Az atomenergia felszabadításának két útja 1365
32.1.1. Az energiafelszabadítás makroszkopikus méretekben történő megvalósítása (a láncreakció) 1367
32.2. Maghasadással működő reaktorok 1371
32.2.1. A működés fizikai alapjai 1372
32.2.1.1. A láncreakció fennmaradásának feltétele 1372
32.2.1.2. A neutronok lassítása 1375
32.2.1.3. Nukleáris fűtőanyagok 1376
32.2.1.4. Az káros hatásának csökkentése 1377
32.2.2. A heterogén atomreaktorok felépítése 1378
32.2.2.1. Az aktív zóna 1379
32.2.2.2. Változások üzem közben 1381
32.2.2.3. A reaktortartály és a biológiai védelem 1382
32.2.2.4. Primer kör, szekunder kör 1383
32.2.3. Reaktortípusok 1384
32.2.3.1. Termikus reaktorok 1384
32.2.3.2. Gyorsneutronos, tenyésztő reaktorok 1385
32.2.4. A nukleáris energiatermelés járulékos problémái 1387
32.3. A fúziós energiatermelés alapjai 1389
32.3.1. Fúziós folyamatok 1391
32.3.2. Fúzió a csillagokban és a H-bombában 1391
32.3.3. A szabályozott fúzió lehetőségei 1393
IX. ELEMI RÉSZEK ÉS AZ UNIVERZUM
33. Az anyag mikroszerkezete nyomában 1398
33.1. Második kvantálás. Erőterek kvantumelmélete 1398
33.1.1. Alkalmazás az atommagokra. Mezonok. Erős kölcsönhatás 1399
33.2. A ß-bomlás és a gyenge kölcsönhatás. A neutrínó 1401
33.3. Részecskék-antirészecskék 1403
33.4. Elemiek-e az elemi részecskék? Véges-e a részecskecsaládok tagjainak száma? 1405
33.4.1. Mezonok 1408
33.4.2. Hiperonok 1409
33.5. Alapvető kölcsönhatások 1412
34. Az Univerzum fizikai problémái 1415
34.1. Az Univerzum ősrobbanás-modellje 1416
34.2. A forró Univerzum és a tágulás. Az anyag „fejlődéstörténete" 1418
34.3. Végső konklúziók-vagyis inkább: tanulságok 1420
FÜGGELÉK
Matematikai összefoglaló
F1. Vektorok és vektorműveletek 1423
F1.1. Alapfogalmak 1423
F1.2. Műveletek vektorokkal 1424
F1.2.1. Vektorok összege és különbsége 1424
F1.2.2. Vektorok skaláris szorzata 1425
F1.2.3. Vektorok vektoriális szorzata 1426
F2. A matematikai analízis elemei 1428
F2.1. Sorok és sorozatok határértéke 1428
F2.2. Függvények határértéke és folytonossága 1430
F2.2.1. Néhány fontos határérték 1431
F2.2.2. Többváltozós függvények határértéke 1431
F2.3. A differenciálhányados (derivált) 1433
F2.3.1. Egyváltozós függvények differenciálhányadosa 1433
F2.3.1.1. A differenciálszámítás néhány elemi szabálya. Néhány függvény deriváltja 1436
F2.3.1.2. Magasabb rendű differenciálhányadosok 1438
F2.3.2. A differenciálhányados felhasználása 1439
F2.3.2.1. A lineáris közelítés és a hatványsor 1439
F2.3.2.2. A szélsőérték és az inflexiós pont 1441
F2.3.3. Többváltozós függvények differenciálása 1442
F2.3.3.1. A parciális derivált 1442
F2.3.3.2. A lineáris közelítés 1444
F2.4. Az integrálszámítás elemei 1445
F2.4.1. A határozott integrál fogalma 1445
F2.4.1.1. A határozott integrál tulajdonságai 1447
F2.4.2. A határozatlan integrál 1448
F2.4.3. Vektor- és skalármezők integráljai 1450
F2.4.3.1. A vonal menti integrál 1450
F2.4.3.2. A felületi integrál 1453
F2.4.3.3. A térfogati integrál 1456
F3. A valószínűségszámítás elemei 1458
F3.1. A valószínűség mértéke 1458
F3.2. A valószínűségre vonatkozó egyszerű szabályok 1459
F3.2.1. A valószínűségek összeadási törvénye 1459
F3.2.2. A valószínűségek szorzástörvénye 1460
F3.2.3. A feltételes valószínűség és a teljes valószínűség tétele 1460
F3.3. A kombinatorikai alapismeretek összefoglalása 1461
F3.3.1. Permutációk 1461
F3.3.2. Variációk és kombinációk 1462
F3.4. A valószínűségeloszlás 1462
F3.4.1. A binomiális eloszlás 1463
F3.4.2. A Poisson-eloszlás 1463
F3.5. Folytonos valószínűségeloszlás 1464
F3.6. Átlagértékek és szórás 1466
F3.6.1. Átlagértékek 1466
F3.6.2. A szórás 1467
F4. Az e szám és az ex függvény tulajdonságai 1469
Tárgymutató 1471

Témakörök