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绪论 1

目 录 1

第一章刚体的转动 3

第一节定轴转动的运动学 3

一、角位移角速度角加速度 3

二、角量和线量 4

第二节转动动能转动惯量 5

一、转动动能 5

二、转动惯量 5

第三节转动定律 7

一、力矩 7

三、动能定理 8

二、转动定律 8

第四节角动量角动量守恒定律 10

一、角动量 10

二、空间旋转对称性和角动量守恒定律 10

三、冲量矩和角动量定理 11

第五节旋进 12

习题 14

阅读材料 15

相对论简介 15

混沌 19

第一节应变和应力 26

一、应变 26

第二章物体的弹性 26

二、应力 27

第二节弹性模量 29

一、弹性和塑性 29

二、弹性模量 29

第三节弹性势能 32

第四节弹性腔的力学问题 34

一、球形弹性腔的力学问题 34

二、管形弹性腔的力学问题 35

习题二 35

阅读材料 36

骨与肌肉的力学特性 36

一、理想流体 43

第三章流体的流动 43

第一节理想流体的流动 43

二、稳定流动 44

三、连续性方程 44

第二节伯努利方程 46

一、伯努利方程 46

二、伯努利方程的应用 48

第三节粘性流体的流动 51

一、层流和湍流 51

二、牛顿粘滞定律 51

三、雷诺数 52

一、粘性流体的伯努利方程 53

第四节粘性流体的流动规律 53

二、泊肃叶定律 54

三、斯托克司定律 56

习题三 57

阅读材料 58

血液在循环系统中的流动 58

生物材料的粘弹性 61

第四章振动、波动和声波 65

第一节简谐振动 65

一、简谐振动方程 65

二、简谐振动的特征量 66

三、简谐振动的矢量图示法 68

一、阻尼振动 69

四、简谐振动的能量 69

第二节阻尼振动、受迫振动和共振 69

二、受迫振动和共振 70

第三节简谐振动的合成 71

一、两个同方向、同频率的简谐振动的合成 72

二、两个同方向、不同频率的简谐振动的合成 73

三、频谱分析 73

四、两个同频率、互相垂直的简谐振动的合成 74

第四节简谐波 76

一、机械波的产生 76

二、波面和波线 77

第五节简谐波的波动方程 78

第六节波的能量 79

一、波的能量 79

二、波的强度 80

三、波的衰减 81

第七节惠更斯原理 83

一、惠更斯原理 83

二、解释波的衍射 83

第八节波的干涉 84

一、波的叠加原理 84

二、波的干涉 84

三、驻波及半波损失 86

第九节声波 88

一、声压、声阻和声强 89

二、声波的反射和透射 91

三、声强级和响度级 91

第十节多普勒效应 93

一、波源和观察者在其连线上运动 93

二、波源和观察者的运动不在连线上 94

三、多普勒效应的应用 95

第十一节超声波 96

一、超声波的特性 96

二、超声波在介质中的作用 96

习题四 97

超声技术及其医学应用 100

阅读材料 100

第五章分子动理论 106

第一节物质的微观结构 106

第二节理想气体分子动理论 107

一、理想气体状态方程 108

二、理想气体的微观模型 108

三、理想气体压强公式 109

四、理想气体的能量公式和能均分原理 111

五、理想气体定律的推导 112

第三节气体分子速率和能量的统计分布 113

一、速率分布函数 114

二、麦克斯韦速率分布定律 114

三、气体分子的三种速率 115

四、玻尔兹罗能量分布定律 117

第四节气体内的输运过程 117

一、分子的平均自由程和碰撞频率 118

二、输运过程 119

第五节液体表面现象 121

一、表面张力和表面能 121

二、曲面下的附加压强 123

三、毛细现象和气体栓塞 125

四、表面活性物与表面吸附 129

习题五 130

阅读材料 131

生物膜的输运 131

液晶和生物液晶态 132

第六章热力学基础 138

第一节 热力学的一些基本概念 138

一、热力学系统 138

二、准静态过程 138

第二节 热力学第一定律 139

一、功热量内能 139

二、热力学第一定律 140

第三节 热力学第一定律的应用 141

一、等容过程 142

二、等压过程 143

三、等温过程 144

四、绝热过程 145

第四节 循环过程卡诺循环 147

一、循环过程和热机的效率 147

二、卡诺循环 148

第五节 热力学第二定律 150

一、热力学第二定律 150

二、可逆过程和不可逆过程 151

三、热力学第二定律的统计意义和适用范围 151

四、熵熵增加原理和能量退降 153

习题六 154

阅读材料 155

生物热力学 155

一、电荷和库仑定律 158

第七章静电场 158

第一节电场和电场强度 158

二、电场强度 159

第二节高斯定律 161

一、电场线和电通量 161

二、高斯定理 162

三、高斯定理的应用 164

第三节电势和电势梯度 166

一、静电场力作功 166

二、电势 167

三、电势梯度 169

一、电偶极子 171

第四节电偶极子与电偶层 171

二、电偶层 172

第五节静电场中的电介质 174

一、电介质的极化 174

二、电介质中的电场 174

第六节 静电场的能量 177

一、电容器 177

二、静电场的能量 177

习题七 179

阅读材料 180

生物电现象 180

一、电流和电流密度 194

第一节电流密度 194

第八章直流电 194

二、欧姆定律的微分形式 195

三、电解质的导电性 196

四、含源电路的欧姆定律 197

第二节基尔霍夫定律 199

一、基尔霍夫第一定律 199

二、基尔霍夫第二定律 200

第三节电容器的充电和放电 201

一、RC电路的充电过程 201

二、RC电路的放电过程 203

习题八 203

电泳 205

阅读材料 205

电渗 206

第九章磁场 207

第一节磁场磁感应强度 207

一、磁场 207

二、磁感应强度 207

第二节磁场对运动电荷和电流的作用 209

一、洛仑兹力 209

二、霍尔效应 211

三、磁场对载流导线的作用磁矩 213

一、毕奥－沙伐尔定律 216

第三节电流的磁场 216

二、毕奥－沙伐尔定律的应用 217

三、安培环路定律 220

第四节磁介质 222

一、磁介质中的磁场磁导率 222

二、顺磁质、抗磁质和铁磁质 223

第五节电磁感应定律 226

一、磁通量 226

二、电磁感应定律 227

三、动生电动势 228

四、感生电动势涡旋电场 229

五、自感现象 230

一、位移电流 231

第六节电磁振荡和电磁波 231

二、麦克斯韦方程组 232

三、电磁振荡 234

习题九 236

阅读材料 237

生物电阻抗 237

生物医学电磁传感器 240

第十章波动光学 243

第一节光的干涉 243

一、光的相干性 243

二、光程和光程差 244

三、杨氏实验 245

四、洛埃镜实验 248

五、薄膜干涉 248

第二节光的衍射 250

一、单缝衍射 251

二、圆孔衍射 253

三、光栅衍射 254

第三节光的偏振 256

一、自然光和偏振光 256

二、马吕斯定律 257

三、布儒斯特定律 259

四、光的双折射 260

五、二向色性和偏振片 262

六、物质的旋光性 263

习题十 264

阅读材料 266

偏振光技术的应用 266

液晶的光学特性 268

第十一章几何光学 271

第一节 球面折射 271

一、单球面折射 271

二、共轴球面系统 274

第二节 透镜 275

一、薄透镜成像公式 275

二、薄透镜组合 277

三、厚透镜 279

四、柱面透镜 280

五、透镜的像差 281

第三节 眼睛 282

一、眼的光学结构 282

二、眼的调节 284

三、眼的分辨本领 284

四、眼的屈光不正及其矫正 284

第四节医用光学仪器 287

一、放大镜 287

二、光学显微镜 288

习题十一 293

阅读材料 294

纤镜 294

特殊显微镜 295

第十二章量子力学基础 300

第一节热辐射 300

一、基尔霍夫辐射定律 300

二、黑体辐射 302

三、普朗克量子假设 304

四、人与热辐射环境 305

第二节光的量子性 306

一、光电效应 306

三、光子的质量和动量 307

二、爱因斯坦光子假设 307

四、康普顿效应 308

第三节微观粒子的波动性 309

一、德布罗意物质波假设 309

二、电子显微镜 311

三、德布罗意物质波的统计解释 312

四、不确定关系 312

第四节薛定谔方程 314

一、波函数 314

二、薛定谔方程的建立 315

三、一维势阱 316

一、氢原子光谱的规律 320

第五节氢原子理论 320

二、玻尔理论 321

三、氢原子的量子力学描述 324

第六节原子壳层结构 328

一、多电子原子的近似处理 328

二、原子的壳层结构 329

第七节原子光谱和分子光谱 331

一、原子光谱 331

二、分子光谱 331

三、光谱分析原理 334

习题十二 335

扫描隧穿显微镜 336

阅读材料 336

量子生物学概述 337

第十三章X射线 342

第一节X射线的产生 342

一、X射线产生装置 342

二、有效焦点和实际焦点 344

三、X射线的强度与硬度 345

第二节X射线的性质和X射线衍射 346

一、X射线的性质 346

二、X射线的衍射 346

一、连续X射线谱 349

第三节X射线谱 349

二、标识X射线谱 350

第四节物质对X射线的吸收规律 352

一、单色X射线的吸收规律 352

二、连续X射线的吸收规律 353

习题十三 354

阅读材料 355

X射线的医学应用 355

第十四章原子核和放射性 368

第一节原子核的基本性质 368

一、原子核的组成 368

二、原子核的质量和大小 369

三、原子核的角动量和磁矩 370

四、原子核的质量亏损及结合能 371

五、原子核的稳定性 372

第二节原子核的衰变 373

一、α衰变 373

二、β衰变 374

三、γ衰变和内转换 376

第三节放射性核素的衰变规律 378

一、衰变规律 378

二、半衰期和平均寿命 378

三、放射性活度 379

四、放射平衡 380

一、带电粒子与物质的相互作用 381

第四节射线与物质的相互作用 381

二、光子与物质的相互作用 383

三、中子与物质的相互作用 386

第五节辐射剂量 386

一、X射线和γ射线的照射量 387

二、吸收剂量 387

三、剂量当量 388

习题十四 389

阅读材料 390

射线的测量原理和放射性核素在医学上的应用 390

基本粒子简介 397

一、磁场对生物的物理作用 400

第一节 磁场的生物效应 400

第十五章生物磁现象 400

二、磁场引起的化学或生化反应 401

三、磁场的物理因子对生物作用的影响 401

四、磁场对人体的作用及磁疗 402

第二节 生物磁场 403

一、心磁场和心磁图 403

二、脑磁图 404

第十六章激光及其医学应用 406

第一节激光的基本原理 406

一、原子的能级与粒子数按能级的分布规律 406

二、光与原子的相互作用 407

三、产生激光的基本思想 409

第二节激光器 411

一、激光器的构成 411

二、激光器举例 412

三、医用激光器 413

第三节激光的特性 414

一、方向性好 414

二、亮度高、强度大 414

三、单色性好 415

四、相干性好 415

五、偏振性好 416

第四节激光的医学应用 416

一、激光的生物作用 417

二、激光在基础医学研究中的应用 420

三、激光的临床应用 422

四、激光的安全防护 423

习题十六 423

第十七章磁共振成像 424

第一节核磁共振的基本概念 424

一、原子核的自旋和磁矩 424

二、原子核在磁场中的运动 426

三、原子核在磁场中的能量和塞曼效应 426

四、原子核的宏观磁化 427

第二节核磁共振现象 429

一、核磁共振现象的发生 429

二、弛豫过程和弛豫时间 430

三、自由感应衰减信号 431

四、磁共振参数的医学诊断意义 432

第三节磁共振成像的原理 433

一、磁共振信号成像参数的检测和加权成像 433

二、磁共振成像的基本方法 435

三、图像重建 436

四、核磁共振成像装置的基本结构 437

第四节MRI的应用与发展 438

一、MRI的优点 438

二、MRI的发展和前景 439

习题十七 440

参考文献 441