Benutzer:Wolfgangbeyer/Physik4

Sachgebiete der Physik

Im folgenden werden verschiedene Teilgebiete der Physik mit Kurzkommentar dargestellt. Siehe dazu auch das Physik-Portal mit unkommentierten aber nach verschieden Kriterien sortierten Themenlisten sowie die alphabetische Liste physikalischer Themen. Nicht alle der im folgenden aufgeführten Sachgebiete lassen sich eindeutig einer übergeordneten Theorie zuordnen. So sind beispielsweise viele Phänomene der Thermodynamik nur auf der Basis der Quantenphysik beschreibbar.

Die klassische Mechanik

...nach Isaac Newton beschreibt in einer geschlossenen physikalischen Theorie die Bewegung von Körpern unter der Einwirkung von Kräften (Wechselwirkungen).

Die Kontinuumsmechanik ist die Verallgemeinerung der klassischen Mechanik auf kontinuierliche Medien.
Die Strömungsphysik behandelt die Bewegung von Fluiden, d.h. nicht fester Substanzen. Untergebiete sind die Hydromechanik (Mechanik der Flüssigkeiten) unterteilt in Hydrostatik und Hydrodynamik und die Aerodynamik (Dynamik von Gasen).
Die Akustik behandelt die Eigenschaften von Schallwellen.
Die Thermodynamik, auch statistische Mechanik oder Wärmelehre behandelt alle Vorgänge, bei denen Wärme und Temperatur eine Rolle spielen.

Die Relativitätstheorie

...befasst sich mit der Struktur von Raum und Zeit sowie mit dem Wesen der Gravitation.

Die spezielle Relativitätstheorie beschreibt das Verhalten von Raum, Zeit und Massen aus der Sicht von Beobachtern, die sich mit konstanter Geschwindigkeit bewegen.
Die Elektrodynamik beschreibt elektrische und magnetische Phänomene. Obwohl bereits früher bekannt, erhielt sie erst durch die Entdeckung der speziellen Relativitätstheorie ihr theoretisches Fundament.
Die allgemeine Relativitätstheorie baut auf der speziellen auf und ist für beliebig beschleunigte Systeme gültig. Sie führt das Phänomen der Gravitation auf eine Krümmung von Raum und Zeit zurück.

Die Quantenphysik

...ist zur Beschreibung von Phänomenen im Mikrokosmos erforderlich, wo die Gesetze der klassischen Mechanik an ihre Grenze gelangen. Während sie experimentell immer wieder hervorragend bestätigt wird und die gesamte moderne Technologie auf ihr basiert, wird bis heute über ihre korrekte Interpretation gestritten.

Die Quantenmechanik im engeren Sinne beschreibt die nichtrelativistischen Phänomene der Quantenphysik, bei denen sich die Zahl der beteiligten Teilchen nicht ändert.
Die Kernphysik studiert alle mit dem Atomkern zusammenhängenden Phänomene, die Kernstruktur und Kernreaktionen.
Aufgabe der Atomphysik ist es, die Eigenschaften der Atome, insbesondere ihre Spektren zu erklaren. Sie beschränkt sich dabei in der Regel auf einen Energiebereich, in dem der Atomkern als strukturlos angesehen werden kann.
Die Molekularphysik beschreibt das Zusammenwirken verschiedener Atome und stellt die Verbindung zur Chemie und physikalischen Chemie her.
Die Optik behandelt die Eigenschaften des Lichtes und seiner Beeinflussung durch Materie.
Die Laserphysik ist ein Teilgebiet der Optik. Ihre Aufgabe ist die Entwicklung und wissenschaftliche Untersuchung der verschiedenen Laser-Typen.
Die Plasmaphysik untersucht die Eigenschaften von Plasmen, d. h. hochgradig ionisierten Materiezuständen.
Gegenstand der Tieftemperaturphysik ist Untersuchung von Ordnungsphänomenen in Materie, die bei höheren Temperaturen aufgebrochen werden.
Die Reaktorphysik beschäftigt sich mit den Abläufen in Kernreaktoren.
Die Beschleunigerphysik beschaftigt sich mit der wissenschaftlichen Entwicklung von Teilchenbeschleunigern, mit der Teilchen extrem hohe Energien zugeführt werden können.
Die Physik kondensierter Materie beschreibt Phänomene (korrelierter) Vielteilchensysteme. Die Physik der Kondensierten Materie unterscheidet sich grundlegend von der freier Teilchen.
- Die Festkörperphysik befasst sich mit der Physik von Materie im festen Aggregatzustand, insbesondere (aber nicht ausschließlich) von fester Materie mit periodischem Aufbau.
- Die Physik der Flüssigkeiten befasst sich mit Materie im flüssigen Aggregatzustand. Die Bausteine der Flüssigkeit weisen eine gegenseitige Beweglichkeit auf (Translation und Rotation). Dennoch im Nahbereich Korrelationen beobachtbar.
- Die Physik der Flüssigkristalle beschreibt die Physik von Materie, die sowohl Elemente einer kristallinen Ordnung aufweisen, als auch die einer ungeordneten Flüssigkeit: Die Bausteine von Flüssigkristallen weisen die Beweglichkeit einer Flüssigkeit auf (genauer Translation), besitzen jedoch eine wohldefierte gegenseitige Orientierung.
- Die Grenzflächenphysik beschreibt die besonderen physikalischen Phänomene an der Oberfläche kondensierter Materie. Ein Spezialfall der Grenzflächenphysik ist die Oberflächenphysik.

Die relativistische Quantenphysik

...befasst sich mit Phänomenen, zu deren Beschreibung die Quantenphysik und die Relativitätstheorie zugleich erforderlich sind.

Die Elementarteilchenphysik, auch Teilchenphysik oder Hochenergiephysik, ist die Lehre von den elementarsten Grundbausteinen der Materie und ihrem Verhalten.
Die Dirac-Theorie ist eine relativistische Beschreibung von Fermionen und begründet die Basis für die Konzepte Spin und Antimaterie.
Die Quantenelektrodynamik stellt die Verbindung zwischen Photonen und elektromagnetischen Feldern her und beschreibt die Wechselwirkung mit Ladungen als Austausch von virtuellen Photonen.
Die Quantenchromodynamik beschreibt die Starke Wechselwirkung zwischen Quarks als Austausch von Gluonen.
Die Quantenfeldtheorie ist die quantenmechanische Beschreibung von Feldern und ist für die Teilchenphysik relevant. Das Standardmodell ist eine Quantenfeldtheorie, die alle bekannten Teilchen und Kräfte bis auf die Gravitation einheitlich beschreibt.
Die Stringtheorie ist ein Versuch, die vier Grundkräfte der Physik mit einer gemeinsamen Theorie zu beschreiben und dadurch insbesondere die allgemeine Relativitätstheorie mit der Quantenphysik zu vereinen.

Übergangsbereiche zu anderen Naturwissenschaftlichen Gebieten

Die Astrophysik wendet physikalische Methoden auf das Studium astronomischer Phänomene an.
Die Physikalische Chemie liegt an der Schnittstelle von Physik und Chemie und befasst sich insbesondere damit, in der Chemie bekannte Eigenschaften komplexer Moleküle physikalisch zu erklären.
In der Biophysik werden die physikalischen Gesetzmässigkeiten, denen Lebewesen und ihre Wechselwirkung mit der Natur unterliegen, untersucht.
Die Geophysik nutzt physikalische Modelle zur Erklärung geologischer Strukturen und Vorgänge.
Quantenelektronik ist ein relativ junges Forschungsgebiet und wendet die Ergebnisse der Quantentheorie auf die Entwicklung elektronischer Schaltkreise an.

Methoden der Physik

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