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绪论 1

0.1物理学的内涵及其研究内容 1

0.2物理学与医学之间的关系 2

0.3物理学的研究方法 3

第1章 物体的弹性 5

1.1应变和应力 5

1.1.1应变 5

1.1.2应力 6

1.2弹性模量 8

1.2.1弹性与塑性 8

1.2.2弹性模量 9

1.3形变势能 10

1.4骨的力学性质 12

1.4.1骨的受力 12

1.4.2骨的力学特性 14

习题 16

第2章 流体的运动 17

2.1理想流体的流动 17

2.1.1理想流体 17

2.1.2稳定性流动 17

2.1.3连续性方程 18

2.1.4伯努利方程 19

2.1.5伯努利方程的应用 21

2.2粘性流体的流动 23

2.2.1层流和湍流 23

2.2.2牛顿黏滞定律 24

2.2.3雷诺数 26

2.2.4黏性流体的运动规律 26

2.3血液的流动 29

2.3.1血液循环的物理模型 29

2.3.2循环系统中的血流速度 30

2.3.3血流过程中的血压分布 30

习题 31

第3章 振动、波动和声 33

3.1简谐振动 33

3.1.1简谐振动的动力学特征 33

3.1.2简谐振动方程 34

3.1.3简谐振动的特征量 35

3.1.4振幅、初相与初始条件的关系 36

3.1.5简谐振动的旋转矢量图示法 37

3.1.6简谐振动的能量 38

3.2两个同方向、同频率简谐振动的合成 38

3.3波的产生与传播 40

3.3.1机械波的产生与传播 40

3.3.2波面和波线 41

3.3.3波长、波速、波的周期和频率 41

3.4平面简谐波的波动方程 42

3.5波的强度与波的衰减 44

3.5.1波的强度 44

3.5.2波的衰减 44

3.6波的干涉 45

3.6.1波的叠加原理 45

3.6.2波的干涉 45

3.6.3驻波 47

3.7声波 49

3.7.1声压、声阻抗与声强 49

3.7.2声波的反射与透射 50

3.7.3听觉域 51

3.7.4声强级与响度级 52

3.8超声波 54

3.8.1超声波的特性 54

3.8.2超声波与物质的相互作用 54

3.8.3超声波的产生与接收 55

3.9超声波在医学上的应用 55

习题 59

第4章 分子运动理论 63

4.1物质的微观结构 63

4.2理想气体分子运动理论 64

4.2.1理想气体的微观模型 64

4.2.2理想气体的状态方程 65

4.2.3理想气体的压强公式 65

4.2.4理想气体的能量公式 67

4.2.5混合气体的分压强 68

4.3热平衡态的统计分布 70

4.3.1麦克斯韦速率分布定律 70

4.3.2玻耳兹曼能量分布规律 72

4.4液体的表面现象 73

4.4.1表面张力和表面能 73

4.4.2弯曲液面下的附加压强 75

4.4.3毛细现象 78

4.4.4气体栓塞 80

4.4.5表面活性物质和表面吸附 81

习题 82

第5章 静电场 84

5.1电场 电场强度 84

5.1.1电荷与库仑定律 84

5.1.2电场与电场强度 85

5.1.3场强叠加原理 86

5.1.4电场强度的计算 86

5.1.5电力线 87

5.2高斯定理 88

5.2.1电通量 88

5.2.2高斯定理 89

5.2.3高斯定理的应用 90

5.3电势 92

5.3.1静电场力所做的功与路径无关 93

5.3.2电势能 94

5.3.3电势 95

5.3.4电势叠加原理 95

5.3.5电势的计算 96

5.3.6电场强度和电势的关系 96

5.4电偶极子 98

5.4.1电偶极子的场强 98

5.4.2电偶极子的电势 100

5.5静电场中的电介质 101

5.5.1电介质的电极化现象 101

5.5.2极化强度矢量 102

5.5.3带电系统的能量 103

5.5.4电场的能量 104

5.6心电场和心电图 105

5.6.1心肌细胞的电偶极矩 105

5.6.2心电向量环 105

5.6.3心电图 106

习题 107

第6章 稳恒磁场 109

6.1磁场 磁感强度 109

6.1.1基本磁现象 磁场 109

6.1.2磁感应强度 110

6.2毕奥—萨伐尔定律 111

6.2.1毕奥—萨伐尔定律 112

6.2.2毕奥—萨伐尔定律的应用 113

6.3磁场的高斯定理 117

6.3.1磁感应线 117

6.3.2磁通量 磁场的高斯定理 117

6.4安培环路定理 120

6.4.1安培环路定理 120

6.4.2安培环路定理的应用 122

6.5磁场对电流的作用 126

6.5.1磁场对载流导线的作用力 126

6.5.2磁场对载流线圈的作用力矩 128

6.5.3磁场对运动电荷的作用力 129

6.5.4霍耳效应 130

6.5.5介质中的磁场 132

6.6生物磁效应 136

6.6.1生物磁现象 136

6.6.2磁场的生物效应 138

习题 139

第7章 稳恒电流 144

7.1电流密度 144

7.1.1电流与电流密度 144

7.1.2欧姆定律的微分形式 146

7.1.3金属的导电性 147

7.1.4电解质的导电性 149

7.2含源电路的欧姆定律 基尔霍夫定律 150

7.2.1一段含源电路的欧姆定律 150

7.2.2基尔霍夫定律 151

7.2.3基尔霍夫定律推导定理 155

7.3生物膜电位 158

7.3.1能斯特方程 158

7.3.2静息电位 159

7.3.3动作电位 160

习题 161

第8章 波动光学 163

8.1光的干涉 163

8.1.1光的相干性 163

8.1.2光程 光程差 164

8.1.3杨氏双缝实验 165

8.1.4洛埃德镜实验 167

8.1.5薄膜干涉 168

8.1.6等厚干涉 170

8.2光的衍射 172

8.2.1惠更斯—菲涅耳原理 172

8.2.2单缝衍射 173

8.2.3圆孔衍射 175

8.2.4光栅衍射 176

8.3光的偏振 177

8.3.1自然光和偏振光 177

8.3.2马吕斯定律 178

8.3.3布儒斯特定律 180

8.3.4光的双折射 181

8.3.5物质的旋光性 182

习题 183

第9章 几何光学 185

9.1球面折射 185

9.1.1单球面折射 185

9.1.2共轴球面系统 188

9.2透镜 189

9.2.1薄透镜成像公式 189

9.2.2薄透镜组合 190

9.2.3厚透镜 192

9.2.4柱面透镜 193

9.2.5透镜的像差 194

9.3眼睛 196

9.3.1眼的光学结构 196

9.3.2眼的调节 198

9.3.3眼的分辨本领及视力 198

9.3.4眼的屈光不正及其矫正 199

9.4几种医用光学仪器 202

9.4.1放大镜 202

9.4.2光学显微镜 203

9.4.3纤镜 206

*9.4.4特殊显微镜 207

习题 214

第10章 激光及其医学应用 216

10.1激光的基本原理与激光器 216

10.1.1光与物质的相互作用 216

10.1.2激光产生条件 218

10.1.3激光器 219

10.2激光的特性 222

10.2.1方向性好 222

10.2.2亮度高、强度大 222

10.2.3单色性好 222

10.2.4相干性高 223

10.3激光的医学应用及安全防护 223

10.3.1激光的生物作用 223

10.3.2激光医学简介 226

10.3.3激光的临床应用简介 227

10.3.4激光的安全防护 229

习题 230

第11章 量子力学基础 232

11.1量子力学产生的实验基础 232

11.1.1黑体辐射 232

11.1.2光电效应 236

11.1.3康普顿效应 239

11.2玻尔的氢原子模型 241

11.2.1原子光谱及其规律 241

11.2.2卢瑟福的原子模型 242

11.2.3玻尔的氢原子模型 242

11.3物质波 244

11.3.1物质波 244

11.3.2电子衍射实验 245

11.3.3物质波的统计解释 246

11.4不确定关系 247

11.4.1位置与动量的不确定关系 247

11.4.2能量与时间的不确定关系 248

11.5薛定谔方程 250

11.5.1波函数及其物理意义 250

11.5.2薛定谔方程 251

11.5.3一维无限深方势阱 253

11.5.4一维方势垒和隧穿效应 255

11.6氢原子的能量和角动量量子化 256

11.6.1氢原子的量子化条件 257

11.6.2氢原子中电子的概率分布 257

11.7电子自旋 258

11.7.1原子的能级分裂 258

11.7.2电子的自旋 259

11.8多电子原子状态及元素周期律 260

11.8.1多电子原子的状态 260

11.8.2泡利不相容原理 261

11.8.3能量最低原理和元素周期律 262

11.9量子力学与医学 263

习题 264

第12章 X射线 266

12.1 X射线的产生及强度与硬度 266

12.1.1 X射线的产生 266

12.1.2 X射线的强度与硬度 267

12.2 X射线谱 267

12.2.1连续X射线谱 267

12.2.2标识谱 269

12.3 X射线衍射 269

12.4 X射线与物质的作用、衰减规律及应用 270

12.4.1 X射线与物质的相互作用 270

12.4.2 X射线的衰减 270

12.4.3衰减系数的相关因素及应用 271

12.4.4 X射线的医学应用简介 272

习题 272

第13章 原子核与放射性 273

13.1原子核的基本性质 273

13.1.1组成 273

13.1.2质量亏损与结合能 273

13.1.3核的大小及核力 275

13.1.4原子核的能级、自旋、磁矩及宇称 275

13.2原子核的放射性及其衰变规律 276

13.2.1放射性衰变 276

13.2.2衰变规律 277

13.3射线与物质的相互作用 278

1.3.3.1带电粒子与物质的相互作用 278

13.3.2光子与物质的相互作用 279

13.3.3中子与物质的相互作用 279

13.4射线的剂量、防护及医学应用 280

13.4.1射线的剂量 280

13.4.2辐射防护 281

13.4.3放射性核素的医学应用 281

习题 281

第14章 核磁共振 283

14.1核磁共振的基本概念 283

14.1.1原子核的磁矩 283

14.1.2磁矩受外磁场的作用 285

14.1.3核磁共振 286

14.1.4弛豫过程和弛豫时间T1、T2 288

14.2核磁共振谱 290

14.2.1化学位移 290

14.2.2自旋—自旋劈裂 292

14.2.3磁共振波谱仪 292

14.3磁共振成像原理 294

14.3.1磁共振成像的基本方法 294

14.3.2人体的磁共振成像 297

14.3.3磁共振成像系统 298

14.4氢核三种图像的获取及进行诊断的物理学依据 300

14.4.1如何产生氢核密度？和T1，T2加权图像 300

14.4.2磁共振成像临床诊断的物理学依据 302

习题 303

基本物理常量 304

参考文献 305