绪论 1
一、物理学的研究对象 1
二、物理学与医学的关系 1
三、物理学的研究方法及其科学思维 2
四、物理学与科学发展和技术进步及人才培养 2
第一章 力学基础 4
第一节 物理量及其描述 4
一、物理量 4
二、单位制与量纲 4
第二节 运动的描述 5
一、位置矢量和位移 6
二、速度 7
三、加速度 8
第三节 运动的基本定律 10
一、牛顿运动定律 10
二、冲量 动量定理 11
三、功和能 13
第四节 刚体的定轴转动 16
一、定轴转动的运动学 16
二、转动动能 转动惯量 17
三、力矩 转动定律 20
四、角动量 角动量守恒定律 21
五、旋进 22
第五节 转动惯量在医学领域中的应用 23
思考题与习题一 24
阅读材料 25
第二章 物体的弹性与形变 28
第一节 应力和应变 28
一、应力 28
二、应变 29
第二节 材料的弹性 29
一、弹性和塑性 29
二、弹性模量 31
三、弯曲 32
四、扭转 33
第三节 物体的形变和弹性势能 34
第四节 弹性腔的力学问题 34
一、球形弹性腔的力学问题 35
二、管形弹性腔的力学问题 35
第五节 骨与肌肉的生物力学特性 36
一、骨骼的力学性质 36
二、肌肉的力学特性 40
思考题与习题二 41
阅读材料 42
第三章 流体的运动 44
第一节 理想流体的流动 44
一、理想流体 44
二、稳定流动 44
三、连续性方程 45
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 黏性流体的流动 52
一、层流和湍流 52
二、牛顿黏滞定律 53
三、雷诺数 55
第四节 黏性流体的流动规律 55
一、黏性流体的伯努利方程 55
二、泊肃叶定律 56
三、斯托克斯定律 58
第五节 血流动力学基础 58
一、人体血液循环系统中的血流特点 58
二、血液流变学检测仪器及其医学应用 62
思考题与习题三 65
阅读材料 66
第四章 机械振动和机械波 声波 68
第一节 简谐振动 68
一、简谐振动方程 68
二、简谐振动的特征量 69
三、简谐振动的矢量图示法 70
四、简谐振动的能量 71
第二节 阻尼振动 受迫振动和共振 73
一、阻尼振动 73
二、受迫振动和共振 75
第三节 简谐振动的合成与分解 76
一、两个同方向、同频率简谐振动的合成 77
二、同方向、不同频率的简谐振动的合成 78
三、频谱分析 80
四、两个同频率、互相垂直的简谐振动的合成 81
第四节 机械波 83
一、机械波的产生 83
二、波面和波线 84
三、简谐波的波动方程 84
四、波的能量 87
五、波的强度 88
六、波的衰减 88
第五节 波的干涉 90
一、惠更斯原理 波的衍射 90
二、波的叠加原理 91
三、波的干涉 91
四、驻波及半波损失 93
第六节 声波 96
一、声压、声阻和声强 96
二、声波的反射和透射 98
三、声强级和响度级 99
四、多普勒效应 101
第七节 超声波 104
一、超声波的特性 104
二、超声波在介质中的作用 105
第八节 超声技术及其医学应用 106
一、超声波的产生与探测 106
二、医学超声仪的分辨力 107
三、超声扫描仪及其医学应用 108
思考题与习题四 112
阅读材料 114
第五章 分子动理论 116
第一节 物质的微观结构 116
第二节 理想气体分子动理论 117
一、理想气体状态方程 117
二、理想气体微观模型 118
三、理想气体的压强公式 119
四、理想气体的能量公式和能量均分原理 121
五、理想气体定律的推导 123
第三节 生物膜的输运 125
一、生物膜的通透性 125
二、气体的透膜扩散 125
三、带电粒子的扩散 126
四、溶液中的渗透 126
第四节 液体的表面现象 127
一、表面张力和表面能 127
二、曲面下的附加压强 130
三、毛细现象和气体栓塞 133
四、表面活性物质与表面吸附 135
第五节 毛细现象和气体栓塞的医学应用 137
思考题与习题五 137
阅读材料 138
第六章 热力学基础 140
第一节 热力学第一定律 140
一、热力学的基本概念 140
二、热力学第一定律 143
第二节 热力学第一定律的应用 144
一、等体过程 144
二、等压过程 144
三、等温过程 145
四、绝热过程 146
第三节 循环过程 卡诺循环 148
一、循环过程和热机效率 148
二、卡诺循环及其效率 150
第四节 热力学第二定律 152
一、热力学第二定律 152
二、可逆过程和不可逆过程 153
三、热力学第二定律的统计意义和适用范围 153
第五节 熵与熵增加原理 155
一、克劳修斯等式 155
二、熵的概念 156
三、熵增加原理与能量退降 157
第六节 生物热力学 160
一、人体代谢过程中的能量转换 160
二、生物系统热力学 162
第七节 热效应的医学应用 162
一、制热效应的医学应用 162
二、制冷效应的医学应用 163
思考题与习题六 164
阅读材料 165
第七章 静电场 168
第一节 电场和电场强度 168
一、电荷和库仑定律 168
二、电场强度 169
第二节 高斯定理 172
一、电场线和电通量 172
二、高斯定理 174
三、高斯定理的应用 176
第三节 电势和电势梯度 178
一、静电场力做功 178
二、电势 180
三、电势梯度 183
第四节 电偶极子与电偶层 185
一、电偶极子 185
二、电偶层 187
第五节 电场的生物学效应 188
一、静电场对种子萌发的生物学效应 189
二、静电场对植物愈伤组织诱导和增殖的影响 190
三、静电场对植物光合器官和功能的影响 190
第六节 生物电现象及其医学应用 191
一、细胞膜电势及神经传导的电学原理 191
二、心电图的形成 198
思考题与习题七 200
阅读材料 202
第八章 直流电 203
第一节 电流和电流密度 203
一、电流 电流密度 203
二、欧姆定律的微分形式 205
三、电解质的导电性 207
四、含源电路的欧姆定律 208
第二节 基尔霍夫定律 210
一、基尔霍夫第一定律 211
二、基尔霍夫第二定律 211
三、基尔霍夫定律的应用 212
第三节 电容器的充放电过程 213
一、RC电路的充电过程 214
二、RC电路的放电过程 215
第四节 生物膜电势 216
一、能斯特方程和静息电势 216
二、动作电势和神经传导 218
第五节 电流对人体的作用 221
一、人体的导电性 221
二、电流对人体的作用 222
三、电疗 224
思考题与习题八 225
阅读材料 226
第九章 磁场与电磁感应 228
第一节 磁场 磁感应强度 228
一、磁场 228
二、磁感应强度 228
第二节 磁场对运动电荷和电流的作用 229
一、洛伦兹力 229
二、霍尔效应 230
三、磁场对载流导线的作用 磁矩 232
第三节 电流的磁场 234
一、毕奥-萨伐尔定律 234
二、毕奥-萨伐尔定律的应用 235
三、安培环路定理 238
第四节 电磁感应 240
一、磁通量 240
二、电磁感应定律 241
三、动生电动势 242
四、感生电动势 涡旋电场 242
五、自感现象 243
第五节 电磁振荡和电磁波 244
一、电磁振荡 244
二、电磁波 246
第六节 磁场的生物效应及磁效应的医学应用 248
一、生物磁现象及医学应用 248
二、磁场的生物效应及磁效应的医学应用 249
三、磁效应的医学应用 250
思考题与习题九 251
阅读材料 252
第十章 波动光学 255
第一节 光的干涉 255
一、光的相干性 255
二、光程和光程差 256
三、杨氏双缝干涉 257
四、劳埃德镜实验 259
五、薄膜干涉 260
第二节 光的衍射 266
一、单缝衍射 266
二、圆孔衍射 269
三、光栅衍射 269
第三节 光的偏振 271
一、自然光和偏振光 271
二、马吕斯定律 274
三、布儒斯特定律 275
四、光的双折射 276
第四节 旋光现象 277
第五节 波动光学的应用 278
一、偏振光技术的应用 278
二、液晶的光学特性 278
思考题与习题十 279
阅读材料 280
第十一章 几何光学 282
第一节 球面折射 282
一、单球面折射 282
二、共轴球面系统 285
第二节 透镜 286
一、薄透镜 286
二、薄透镜组合 288
三、厚透镜 289
四、柱面透镜 291
五、透镜的像差 291
第三节 眼睛的光学系统 293
一、眼睛的光学结构 293
二、眼睛的光学系统 294
三、眼睛的调节 295
四、眼睛的分辨本领及视力 295
五、眼睛的屈光不正及其矫正 297
第四节 几种医用光学仪器的原理及应用 300
一、放大镜 300
二、光学显微镜 301
三、检眼镜与纤镜 305
四、几种特殊的显微镜 307
思考题与习题十一 312
阅读材料 312
第十二章 量子力学基础 314
第一节 热辐射 314
一、基尔霍夫辐射定律 314
二、黑体辐射 316
三、普朗克能量子假设 318
四、人与热辐射环境 319
第二节 光的量子性 319
一、光电效应 319
二、爱因斯坦光电效应方程 321
三、光的波粒二象性 322
四、康普顿效应 322
第三节 氢原子光谱 玻尔的氢原子理论 323
一、氢原子光谱的规律 323
二、玻尔的氢原子理论 324
第四节 物质的波动性质 326
一、德布罗意波 326
二、电子显微镜 328
三、不确定关系 328
第五节 原子壳层结构 329
一、多电子原子的近似处理 329
二、原子的电子壳层结构 330
第六节 原子光谱与分子光谱 331
一、原子光谱 331
二、分子光谱 332
三、光谱分析在医学上的应用 334
第七节 扫描隧道显微镜 335
第八节 量子生物学概述 337
一、量子生物学的研究方法 337
二、量子生物学研究内容 338
三、量子生物学的发展 338
思考题与习题十二 338
阅读材料 339
第十三章 X射线 341
第一节 X射线的产生 341
一、X射线的产生装置 341
二、实际焦点和有效焦点 342
三、X射线的强度和硬度 343
第二节 X射线的性质和X射线衍射 343
一、X射线的性质 343
二、X射线的衍射 344
第三节 X射线谱 345
一、连续X射线谱 346
二、标识X射线谱 347
第四节 物质对X射线的吸收规律 348
一、单色X射线的吸收规律 348
二、连续X射线的吸收规律 350
第五节 X射线的医学应用 350
一、治疗方面的应用 350
二、药物分析方面的应用 350
三、诊断方面的应用 351
思考题与习题十三 353
阅读材料 354
第十四章 原子核和放射性 356
第一节 原子核的基本性质 356
一、原子核的组成 356
二、原子核的质量和大小 357
三、原子核的自旋和磁矩 357
四、原子核的质量亏损及结合能 358
五、原子核的稳定性 359
六、原子核的宇称 360
第二节 原子核的衰变 361
一、α衰变 361
二、β衰变 362
三、γ衰变和内转换 364
第三节 放射性核素的衰变规律 364
一、衰变规律 364
二、半衰期和平均寿命 365
三、放射性活度 367
四、放射平衡 368
第四节 射线与物质的相互作用 371
一、射线与物质作用的方式 371
二、重带电粒子与物质的相互作用 372
三、β射线与物质的相互作用 373
四、光子与物质的相互作用 374
五、中子与物质的相互作用 375
第五节 辐射剂量与防护及测量原理 376
一、射线的辐射剂量 376
二、辐射的防护 378
三、射线的测量原理 379
第六节 放射性核素在医学上的应用 380
一、示踪原理 380
二、放射诊断 381
三、放射治疗 382
思考题与习题十四 384
阅读材料 384
第十五章 激光及其医学应用 386
第一节 激光产生的基本原理 386
一、粒子的能级 386
二、粒子能级之间的跃迁 387
三、粒子数反转 387
四、光学谐振腔 388
五、激光器与激光 389
第二节 激光的特性 391
一、方向性好 391
二、亮度高 392
三、单色性好 392
四、相干性好 392
五、偏振性好 393
第三节 激光的医学应用 393
一、激光的生物作用 393
二、激光在基础医学研究中的应用 395
三、激光的临床应用 396
四、医用激光器 398
五、激光的安全防护 400
思考题与习题十五 401
阅读材料 401
第十六章 磁共振成像 403
第一节 核磁共振的基本概念 403
一、原子核的自旋和磁矩 403
二、原子核在磁场中的运动 405
三、原子核在磁场中的能量和塞曼效应 406
四、原子核的宏观磁化 406
第二节 核磁共振现象 408
一、核磁共振现象的发生 408
二、弛豫过程和弛豫时间 409
三、自由感应衰减信号 410
四、核磁共振参数的医学诊断意义 411
第三节 磁共振成像原理 412
一、磁共振信号成像参数的检测和加权成像 413
二、磁共振成像的基本方法 415
三、磁共振成像系统 417
第四节 MRI的医学应用与发展 419
一、MRI的医学应用 419
二、MRI技术的主要优缺点 421
三、MRI的发展和前景 422
思考题与习题十六 422
阅读材料 423
参考文献 427