Table Of ContentHÜTTE
DES INGENIEURS TASCHENBUCH
HERAUSGEBER:
HÜTTE Gesellschaft für Technische Informationen mbH, Berlin
29., neubearbeitete Auflage
PHYSIKHÜTTE
BAND II
ATOMPHYSIK
ELEKTRODYNAMIK
OPTIK
AKUSTIK
THERMODYNAMIK
1971
SPRINGER-VERLAG BERLIN
HEIDELBERG GMBH
Alle Rechte und be&<mder1
das Recht tiM VIIersetzung vorbehalten.
Nachdruck und /otomechanirche Wiedergabe-auch auszugs·
t.Deiae - nicM gestaltet.
@ 1971 by Springer-Verlag BerlinHeidelberg 1971
Ursprünglich erschienen bei HÜITE Gesellschaft tiir 1971
Technische Informationen mbH, Berlin
GesamthersteUung: Pa11avia AG Paasau
ISBN 978-3-433-00562-0 ISBN 978-3-662-25185-0 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-662-25185-0
III
Mitarbeiter
Prof. Dr. rer. nat. H. Beneking, Aachen
Prof. Dr.-Ing. J. Fischer, Karlsruhe
Dipl.-Phys. L. F. Franzen, Rensberg
Prof. Dr.-Ing. U. Grigull, München
Dr.-Ing. H. Koschel, München
Dr.-Ing. W. Langsdorff, München
Dipl.-Ing. E. Martin, München
Oberregierungsrat Dr. rer. nat. R. Nink, Berlin
Prof. Dr.-Ing. E. Schmidt, München
Dr. G. Schmidt, Berlin
Dr.-Ing. habil. H. Schnitger, Darmstadt
V
Vorwort
Die HÜTTE Des Ingenieurs Taschenbuch, repräsentiert durch den
Band HÜTTE I Theoretische Grundlagen, hat in vielen Auflagen in
Ingenieurkreisen weite Verbreitung gefunden. 1955 erschien von diesem
Band die 28. Auflage. Auf über 1600 Seiten enthielt er die mathematischen,
physikalischen, meßtechnischen und stoffkundliehen Grundlagen, die zum
unentbehrlichen Rüstzeug bei jeder Ingenieurtätigkeit gehören.
In den 15 Jahren seit Erscheinen dieses Bandes hat sich eine Entwick
lung vollzogen, die es unmöglich macht, eine verbesserte Auflage in un
veränderter Form herauszubringen. Die zunehmende Fülle von Informa
tionen auf jedem Teilgebiet zwingt dazu, das Wissen auf mehrere Bände
zu verteilen.
Für die neue Auflage des physikalischen Teils der HÜTTE I haben wir
uns daher zu folgender Gliederung entschlossen:
PHYSIKHÜTTE I
Größen und Einheiten
Normung
Ähnlichkeitstheorie und Modelltechnik
Mechanik starrer Körper und Systeme
Mechanik deformierbarer Festkörper
Mechanische Schwingungen
Mechanik der Fluide
Mechanik der plastischen Formgebung
PHYSIKHÜTTE II
Atomphysik
Elektrodynamik
Optik
Akustik
Thermodynamik
Die mathematischen Grundlagen werden in dem 1959 erschienenen
Band HÜTTE Mathematische Formeln und Tafeln behandelt. Eine neue
Auflage ist in Vorbereitung. Die Stoffkunde wird in dem 1967 heraus
gegebenen Band HÜTTE Taschenbuch der Werkstoffkunde (Stoffhütte)
dargestellt.
VI
Die Kapitel in dem Band Physikhütte II wurden zum überwiegenden
Teil neu verfaßt, die anderen wurden grundlegend überarbeitet, und sie
entsprechen alle der neuestentechnisch-wissenschaftlichen Erkenntnis.
Die Verwendung der Einheiten entspricht den Empfehlungen des AEF
und den gesetzlichen Vorschriften. Das "Gesetz über Einheiten im Meß
wesen" der Bundesrepublik Deutschland ist am 2. Juli 1970 in Kraft ge
treten. Es legt die Einheiten fest, die im geschäftlichen Verkehr zu ver
wenden sind. Zu diesen gehören u. a. die sechs Basiseinheiten des Inter
nationalen Einheitensystems (SI) und die aus ihnen kohärent abgeleiteten
Einheiten. Für Einzelheiten sei auf den Wortlaut des Gesetzes, auf die
Ausführungsverordnung zum Gesetz und auf DIN 1301, Einheiten, Aus
gabe 1971, verwiesen.
Die Formelzeichen wurden konsequent vereinheitlicht und dem inter
nationalen Standard angepaßt. Diese Arbeiten erforderten einen erheb
lichen redaktionellen Aufwand, und wir glauben, hiermit einen wesent
lichen Beitrag für eine allgemein verbindliche Nomenklatur geleistet zu
haben.
Der vorliegende Band umfaßt 407 Textseiten mit zahlreichen Bildern
und Tabellen. Im Vorsatz befindet sich aufS. XI ein ausführliches Inhalts
verzeichnis, ein Stichwortverzeichnis auf S. 408. Alle Texte, Formeln,
Bilder und Tabellen sind sorgfältig bearbeitet und durchgesehen worden;
jedoch kann eine Gewähr für Einzelheiten nicht übernommen werden.
Die Autoren bürgen für die Güte des Inhalts und die Zuverlässigkeit
der Angaben; sie haben trotz beruflicher Belastung ihr Wissen und ihre
Erfahrung zur Verfügung gestellt und viele Wünsche der Schriftleitung
verständnisvoll erfüllt. Ihnen gilt der besondere Dank des Herausgebers.
Der Herausgeber dankt Herrn Dr.-Ing. G.Hübner für seine wertvolle
Mitarbeit. Er dankt außerdem allen Herren, die uneigennützig mit ihrem
Rat und durch Überlassung wichtiger Unterlagen der Schriftleitung be
hilflich waren, sowie den Damen und Herren, die das Werk redaktionell
gestaltet haben.
Der Herausgeber dankt dem Ve rlag Wilhelm Ernst & Sohn für die in
gewohnter Sorgfalt ausgeführten druck-und verlagstechnischen Arbeiten.
Berlin, im März 1971
HVTTE
Gesellschaft für Technische Informationen
mbH
VII
Wichtige Hinweise
Die HüTTE als Nachschlagewerk bringt den Stoff in gedrängter Form. Einer schnellen
Unterrichtung dienen folgende Übersichten:
l. Verzeichnis der Hauptkapitel im Einband.
2. Ausführliches Inhaltsverzeichnis im Titelbogen.
3. Stichwortverzeichnis am Schluß des Bandes.
Im Kolumnentitel aller linken Seiten wird der Titel des Bandes und das jeweils be.
handelte Kapitel genannt. Die Unterkapitel werden durch große Buchstaben gekenn
zeichnet. Die weitere Unterteilung erfolgt nach der Dezimalklassifikation. Bei Hinweisen im
Text ist dadurch eine eindeutige Kennzeichnung des betreffenden Unterkapitels gegeben.
Die in diesem Band vorkommenden Einheiten, Formelgrößen, Formelzeichen und
mathematischen Zeichen sind in folgenden Normen festgelegt:
DIN I30I Einheiten, Kurzzeichen,
DIN 1302 Mathematische Zeichen (ISO-Empfehlung R 31, Teil XI),
DIN I303 Schreibweise von Tensoren (Vektoren),
DIN I304 Allgemeine Formelzeichen,
DIN I3I3 Schreibweise physikalischer Gleichungen in Naturwissenschaft und
Technik,
DIN I3I5 Winkeleinheiten, Winkelteilungen,
DIN 5483 Formelzeichen für zeitabhängige Größen,
DIN 5486 Schreibweise von Matrizen.
Im übrigen sind die Formelzeichen der Gleichungen nebst den üblichen Einheiten im
allgemeinen zu Beginn eines jeden Kapitels, sonst bei der in Betracht kommenden Glei
chung erklärt.
Das Schrifttum erscheint jeweils am Schluß des Kapitels und ist aufgeteilt nach
Normen, Vorschriften, Büchern, Zeitschriften und Aufsätzen, versehen mit Schrift
tumsnummem, z.B. [15]. Bei einem Schrifttumshinweis im Text wird nur die Schrift
tumsnummer angegeben, unter der die Veröffentlichung am Kapitelschluß verzeichnet
ist. Schrifttumsnummern hinter Überschriften verweisen auf Quellen, deren Inhalt sich auf
das ganze folgende Kapitel bezieht.
Andere Bände der HÜTTE werden wie das übrige Schrifttum jeweils durch eine Num
mer in eckigen Klammern zitiert, jedoch mit dem vorangestellten Buchstaben H =
HüTTE: z.B. bedeutet [H 03] die STOFFHÜTTE, die im Schrifttumsverzeichnis unter
"Bücher" aufgeführt ist mit Auflage und Erscheinungsjahr.
Bei den in diesem Band zitierten DIN-Normen ist der jeweils neueste Stand maß
gebend. Es sei auf das jährlich erscheinende Normblatt-Verzeichnis, herausgegeben vom
Deutschen Normenausschuß (DNA}, I Berlin 30, Burggrafenstraße 4-7, hingewiesen.
Anregungen zur Verbesserung dieses Bandes bitten wir an die HÜTTE Gesellschaft für
Technische Informationen mbH, I Berlin I2, Carmerstraße I2, zu richten.
Vlll
Abkürzungen
Vgl. auch Stichwortverzeichnis S. 408ff.
AEF Ausschuß für Einheiten und Formelgrößen Im Deutschen Normenausschuß, s. DNA
ASA American Standards Association, New York
ASTM American Society for Testing Materials, Philadelphia/Pa.
AWF Ausschuß für wirtschaftliche Fertigung, 6 Franläurt/M. AW F-Blätter des Ausschusses für wirt
schaftliche Fertigung sind beim Beuth-Vertrieb GmbH., 1 Berlln 30, Burggrafenstraße 4-7, und
5 Köln/Rh., Friesenplatz 16, erhältlich. Verbindlich Ist jeweils nur die neueste Ausgabe eines
Blattes
BAM BundeBBnstalt für Materialprüfung, Berlin
BS Britlsh Standards
BSI Britlsh Standard Institution, London
BSS Brltlsh Standards Specilication
CLA Centre Line Average
DIN,RAL Normblätter und Vorschriften des Deutschen Normenausschusses und des Ausschusses für
Lieferbedingungen und Gütesicherung beim DNA (RAL). Erhältlich durch Beuth-Vertrieb
GmbH., 1 Berlin 30, Burggrafenstraße 4-7, und 5 Köln/Rh., Friesenstraße 16. Verbindlich ist
nur die neueste Ausgabe dieses Blattes
DNA Deutscher Normenausschuß, 1 Berlin SO, Burggrafenstraße 4-7
DPG Deutsche Physikalische Gesellschaft e.V., Braunschweig
FNA Fachnormenausschüsse
IEC International Electrical Commission
ISA International Federstion of National Standardizing Assoclatlons
ISO International Organization for Standardization
IUPAC International Union of Pure and Applied Chemistry
IUPAP International Union of Pure and Applied Physics, London
IUTAM International Union of Theoretical and Applied Mechanics, Paris
MPG Max-Pianck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften, Göttingen
NBS National Bureau of Standards, Washington D.C.
NP Normenprüfstelle
NTG Nachrichtentechnische Gesellschaft
PTB Physikallseh-Technische Bundesanstalt, Braunschwelg
RAL Ausschuß für Lieferbedingungen und Gütesicherung beim DNA
SI SysMme International d'Unites
TÜV Technischer Überwachungsverein (Bundesgebiet und West-Berlln)
VDE Verband Deutscher Elektrotechniker, 6 Frankfurt/M. und 1 Berlin 12
VDI Verein Deutscher Ingenieure, 4 Düsseldorf
VdTÜV Vereinigung der Technischen Überwachungsvereine e.V., Essen
betr. betreffs, betreffend Mlo. Mllllon
bzw. beziehungsweise Mrd. Milliarde
d.h. das heißt s. siehe
Dmr. Durchmesser sog. sogenannt
einschl. einschließlich u.a. unter anderem
E.-Modni Elastizitätsmodul usw. und so weiter
l.allg. im allgemeinen vgl. vergleiche
I.W. lichte Weite znl. zulässig
max. maximal z.B. zum Belspiel
mind. mindestens z.Z. zur Zelt
Sonstige Abkürzungen und Schreibwelsen nach Du den. Erklärungweiterer Abkürzungen im Text,
IX
Mathematische Zeichen
+ plus, mehr, und tt gleichsinnig parallel i, i = V--=1
minus, weniger N gegensinnig parallel Re z Realteil von z
X mal, multipliziert 1 rechtwinklig zu, Im z Imaginärteil von z
mit senkrecht auf
z* Konjugierte von z
/- durch, geteilt durch, -+ nähert sich
zu
....., proportional, ähnlich ( ) Matrix
0/0 Pdreorzt ent, vom Hun- !'::j angenähert, nahezu I I Determinante
gleich (rund, etwa)
%o Promille, vom Tau- = asymptotisch gleich oder det
send b.f Differenz zweier
lim Limes (Grenzwert)
... und so weiter bis Funktionswerte
~kongruent
gleich d gewöhnliches
e entspricht sgn signum (Vorzeichen) Differential
+ nicht gleich, un- Ia I Betrag von a 8 partielles Differential
gleich a Mittelwert von a f Integral
"" identisch gleich a Größtwert von a ~ Randintegral, Hül-
< kleiner als a Kleinstwert von a lenintegral
> größer als <):: Winkel loga x Logarithmus zur
Basisavonx
AB Strecke AB
;;:; kleiner oder gleich,
höchstens gleich AB BogenAB In x anraittührmlicuhs evro Lno xg -
~ größer oder gleich, 6. Dreieck
mindestens gleich lg x Zehnerlogarithmus
n! Fakultät vonx
~ großgegen
{;) n über p lb x Zweierlogarithmus
~ klein gegen vonx
00 unendlich I: Summe exp x = e" (Exponential-
II parallel II Produkt funktion von x)
X
Alphabete
Antiqua Fraktur Griechisch
A a m: a Alpha A IX
B b 18 b Beta B {J
c c (t c Gamma r y
D d :4) b Delta LI ~
E e ij; e Epsilon E 8
F f g: f Zeta z c
G g @ g Eta H TJ
H h ~ ~ Theta @ {}
I i ~ i Jota I '
J j 3 i Kappa K lf:
K k ~ r Lambda A Ä
L I ß r My M p.
l\1 m 9.n m Ny N V
N n \n n Xi E ~
0 0 () 0 Omikron 0 0
p p !ß l:J Pi [[ 1J
Q q 0 q Rho p l!
R r ffi r Sigma .E (J
s s @) f, 5 Tau T T
T t X t Ypsilon y V
u u u u Phi qJ cp
V V ~ b Chi X X
w w jlli tu Psi lJI "'
X X I 1; Omega !J w
y y ID t)
z z .8
~
