绪论 1
第一章 力学基本定律 4
第一节 质点的运动 4
一、位移运动方程 4
二、速度加速度 5
第二节 牛顿运动规律 6
一、牛顿运动定律 6
二、力学单位的国际单位制和量纲 7
三、惯性系和非惯性系 7
第三节 功和能能量守恒定律 9
一、功 9
二、动能势能 9
三、功能原理时间平移对称性与能量守恒定律 10
二、空间平移对称性与动量守恒定律 12
第四节 动量动量守恒定律 12
一、冲量与动量 12
三、碰撞 13
第五节 刚体的转动 15
一、刚体的定轴转动 15
二、转动定律 17
三、角动量空间旋转对称性与角动量守恒定律 17
四、旋进 18
思考题与习题 20
第二章 物体的弹性 22
第一节 应变和应力 22
一、应变 22
二、应力 23
一、弹性和塑性 24
第二节 弹性模量 24
二、弹性模量 26
第三节 骨与肌肉的力学特性 27
一、骨骼的力学性质 28
二、肌肉的力学特性 30
第四节 应力分析与测量 32
一、有限元分析法 32
二、应力测量 33
思考题与习题二 35
第三章 流体的运动 37
第一节 理想流体稳定流动 37
一、理想流体 37
二、稳定流动 37
三、连续性方程 38
一、伯努利方程 39
第二节 伯努利方程 39
二、伯努利方程的应用 41
第三节 粘性流体的流动 43
一、层流和湍流 43
二、牛顿粘滞定律 43
三、雷诺数 44
第四节 粘性流体的运动规律 45
一、粘性流体的伯努利方程 45
二、泊肃叶定律 45
三、斯托克司定律 47
第五节 血液在循环系统中的流动 48
一、血液的组成及特性 48
二、心脏作功 49
三、血流速度分布 50
四、血流过程中的血压分布 50
第六节 生物材料的粘弹性 51
二、生物材料的粘弹性 52
三、粘弹性材料的力学模型 52
一、生物材料的结构特点 52
思考题与习题三 54
第四章 振动 57
第一节 简谐振动 57
一、简谐振动方程 57
二、简谐振动的特征量 58
三、简谐振动的矢量图示法 59
四、简谐振动的能量 59
第二节 阻尼振动、受迫振动和共振 61
一、阻尼振动 61
二、受迫振动 62
三、共振 62
一、两个同方向、同频率简谐振动的合成 63
第三节 简谐振动的合成 63
二、同方向、不同频率的简谐振动的合成 64
三、谐振分析 65
四、两个同频率、互相垂直的简谐振动的合成 66
思考题与习题四 68
第五章 波动 69
第一节 机械波 69
一、机械波的产生 69
二、波面和波线 69
三、波速波长波的周期和频率 69
第二节 简谐波 70
一、波函数 70
二、波动方程 71
一、波的能量和强度 72
第三节 波的能量 72
二、波的衰减 73
第四节 波的干涉 73
一、惠更斯原理 73
二、波的叠加原理 74
三、波的干涉 74
四、调幅波 75
五、驻波 76
第五节 声波 79
一、声压和声强 79
二、听觉域 80
三、声强级和响度级 80
第六节 多普勒效应 81
一、多普勒效应 81
二、冲击波 82
第七节 超声波及其医学应用 83
一、超声波的特性 83
二、超声波的产生与探测 84
三、超声波在医学中的应用 84
思考题与习题五 87
第六章 相对论基础 89
第一节 伽利略变换 89
一、经典力学的绝对时空观和相对性原理 89
二、伽利略变换 89
第二节 洛伦兹变换 90
一、迈克耳孙－莫雷实验 90
二、狭义相对论的基本假设 91
三、洛伦兹变换 91
一、时间膨胀 93
第三节 狭义相对论的时空观 93
二、洛伦兹收缩 94
三、同时性的相对性 94
四、因果律和信号速度 95
五、光多普勒效应 95
六、退行红移和膨胀宇宙 96
第四节 相对论动力学 96
一、动量和质量 96
二、力和动能 97
三、质能关系 98
四、能量和动量的关系 98
第五节 广义相对论简介 99
一、等效原理 99
三、引力场的时空特性 101
二、广义相对性原理 101
四、引力坍缩与黑洞 102
五、引力波 103
六、视在超光速 103
思考题与习题六 104
第七章 分子动理论 105
第一节 物质的微观结构 105
第二节 理想气体分子动理论 106
一、理想气体状态方程 106
二、理想气体微观模型 107
三、理想气体的压强公式 107
四、理想气体的能量公式 108
五、理想气体定律的推导 109
第三节 气体分子速率分布律和能量分布律 110
一、麦克斯韦速率分布定律 110
二、平均自由程和平均碰撞频率 112
三、玻耳兹曼能量分布定律 113
第四节 输运过程 114
一、热传导 114
二、扩散 115
三、透膜输运 116
第五节 液体的表面现象 117
一、表面张力和表面能 117
二、曲面下的附加压强 118
三、毛细现象和气体栓塞 120
四、表面活性物质与表面吸附 122
思考题与习题七 122
二、准静态过程 125
一、热力学系统 125
第一节 热力学的一些基本概念 125
第八章 热力学基础 125
第二节 热力学第一定律 126
一、功热量内能 126
二、热力学第一定律 127
第三节 热力学第一定律的应用 128
一、等体过程 128
二、等压过程 128
三、等温过程 129
四、绝热过程 130
五、人体的能量交换 131
第四节 循环过程卡诺循环 133
一、循环过程和热机效率 133
二、卡诺循环及其效率 134
二、可逆过程和不可逆过程 136
一、热力学第二定律 136
第五节 热力学第二定律 136
三、热力学第二定律的统计意义 137
四、卡诺定理 138
第六节 熵熵增加原理 140
一、克劳修斯等式 140
二、熵 141
三、熵增加原理与能量退降 142
四、信息熵与遗传 144
思考题与习题八 146
第九章 静电场 148
第一节 电场电场强度 148
一、电荷库仑定律 148
四、电场强度的计算 149
三、场强叠加原理 149
二、电场与电场强度 149
第二节 高斯定理 151
一、电场线和电通量 151
二、高斯定理 152
三、高斯定理的应用举例 153
第三节 电势 154
一、静电场的环路定理 154
二、电势 155
三、电势叠加原理 156
四、电场强度与电势的关系 157
第四节 电偶极子电偶层 158
一、电偶极子的电场 158
二、电偶层 159
一、电介质的极化 160
第五节 静电场中的电介质 160
二、电介质中的静电场 162
三、电位移有电介质时的高斯定理 163
四、电容器及其电容 164
五、静电场的能量 164
第六节 心电知识 167
一、心电场 167
二、心电图 168
三、心电图导联 168
思考题与习题九 169
第十章 直流电 173
第一节 电流密度 173
一、电流和电流密度 173
二、金属与电解质的导电性 174
三、欧姆定率的微分形式 175
第二节 基尔霍夫定律 176
一、基尔霍夫第一定律 176
二、基尔霍夫第二定律 177
第三节 电容器的充电和放电 178
一、RC电路的充电过程 178
二、RC电路的放电过程 180
第四节 生物膜电位 180
一、能斯特方程 180
二、静息电位 182
三、神经纤维的电缆方程 183
四、动作电位 185
五、电泳 185
思考题与习题十 186
一、磁感应强度 188
第一节 磁场磁感应强度 188
第十一章 稳恒磁场 188
二、磁通量磁场中的高斯定理 189
第二节 电流的磁场 190
一、毕奥－萨伐尔定律 190
二、毕奥－萨伐尔定律的应用 190
第三节 安培环路定律 193
第四节 磁场对电流的作用 194
一、磁场对运动电荷的作用 194
二、磁场对载流导线的作用 194
三、载流线圈所受磁力矩 195
四、霍耳效应 196
五、质谱仪和回旋加速器 198
六、电磁泵和电磁船 199
八、生物医学电磁传感器 200
七、磁流体发电 200
第五节 磁介质 201
一、介质中的磁场 201
二、顺磁质、抗磁质和铁磁质 202
三、超导体及其磁学特性 202
第六节 磁场的生物效应 204
一、生物磁现象 204
二、磁场的生物效应 205
三、生物磁场的测定 206
思考题与习题十一 207
第十二章 电磁感应与电磁波 209
第一节 法拉第电磁感应定律 209
一、法拉第电磁感应定律 209
二、动生电动势 211
三、感生电动势有旋电场 212
一、互感现象 213
第二节 自感和互感 213
第三节 磁场的能量 215
一、RL电路的暂态过程 215
二、自感现象 215
二、磁场的能量 217
第四节 麦克斯韦方程组 219
一、位移电流 219
二、麦克斯韦方程组 220
第五节 电磁振荡与电磁波 221
一、电磁振荡 221
二、电磁波及电磁波谱 222
三、电磁场对生物体的作用 223
第六节 生物电阻抗 224
一、生物体的交流等效电路 224
三、阻抗图与阻抗微分图 226
二、机体阻抗测量 226
思考题与习题十二 228
第十三章 波动光学 231
第一节 光的干涉 231
一、光的相干性 231
二、光程光程差 232
三、杨氏双缝实验 233
四、洛埃德镜实验 234
五、薄膜干涉 235
六、等厚干涉 236
七、迈克耳孙干涉仪 238
第二节 光的衍射 239
一、单缝衍射 239
三、光栅衍射 241
二、圆孔衍射 241
一、自然光和偏振光 242
第三节 光的偏振 242
二、马吕斯定律 243
三、布儒斯特定律 244
四、光的双折射 245
五、二向色性和偏振片 247
第四节 偏振光的干涉 248
第五节 偏振光的应用 249
一、光弹效应 249
二、克尔效应 250
三、物质的旋光性 250
第六节 液晶的光学特性 251
一、液晶的分类和结构 252
二、液晶的双折射现象 252
四、液晶的电光效应 253
三、胆甾相液晶的选择反射 253
五、液晶的光生伏特效应 254
思考题与习题十三 254
第十四章 几何光学 256
第一节 球面折射 256
一、单球面折射 256
二、共轴球面系统 258
第二节 透镜 259
一、薄透镜成像公式 259
二、薄透镜组合 261
三、厚透镜 262
四、柱面透镜 263
五、透镜的像差 264
一、眼的光学结构 265
第三节 眼睛 265
二、眼的调节 266
三、眼的分辨本领及视力 266
四、眼的屈光不正及其矫正 267
第四节 几种医用光学仪器 269
一、放大镜 269
二、光学显微镜 270
三、纤镜 273
四、特殊显微镜 273
思考题和习题十四 278
第十五章 量子力学基础 280
第一节 黑体辐射 280
一、黑体辐射 280
二、普朗克能量量子化假设 282
第二节 光电效应 283
一、光电效应 284
二、爱因斯坦光子假设 285
第三节 康普顿效应 287
一、康普顿效应 287
二、光子理论对康普顿效应的解释 288
第四节 氢原子光谱玻尔的氢原子理论 289
一、氢原子光谱 289
二、玻尔的氢原子理论 290
第五节 物质的波动性质 292
一、德布罗意物质波假设 292
二、电子衍射 293
三、不确定关系 294
一、波函数及其统计解释 296
第六节 波函数薛定谔方程 296
二、薛定谔方程 297
三、一维无限深势阱 298
四、势垒隧道效应 300
第七节 量子力学的原子结构概念 302
一、四个量子数 303
二、多电子原子 304
第八节 原子光谱与分子光谱 305
一、原子光谱 305
二、分子光谱 306
思考题与习题十五 309
第十六章 X射线 311
第一节 X射线的产生 311
一、X射线的产生装置 311
第二节 X射线谱 313
二、X射线的强度和硬度 313
一、连续X射线谱 314
二、标识X射线谱 315
第三节 X射线的基本性质 316
一、X射线的基本性质 316
二、X射线的衍射 317
第四节 物质对X射线的衰减规律 318
一、单色X射线的衰减规律 318
二、衰减系数与波长、原子序数的关系 319
第五节 X射线的医学应用 319
一、治疗 319
二、诊断 320
三、X-CT 321
思考题与习题十六 327
一、原子核的组成、质量和大小 328
第十七章 原子核和放射性 328
第一节 原子核的基本性质 328
二、原子核的自旋和磁矩 329
三、原子核的结合能及质量亏损 330
四、原子核的宇称 331
第二节 原子核的衰变类型 332
一、α衰变 332
二、β衰变 333
三、γ衰变和内转换 334
第三节 原子核的衰变规律 335
一、衰变规律 335
二、半衰期 335
三、放射性活度 337
四、放射性平衡 337
一、带电粒子与物质的相互作用 339
第四节 射线与物质的相互作用 339
二、光子与物质的相互作用 340
三、中子与物质的相互作用 341
第五节 辐射剂量与防护及测量原理 341
一、辐射剂量及其单位 342
二、辐射防护 343
三、射线的测量原理 343
第六节 放射性核素在医学上的应用 344
一、示踪的原理 344
二、放射诊断 345
三、肿瘤放射治疗 348
思考题与习题十七 350
一、粒子的能级与辐射跃迁 352
第一节 激光的基本原理 352
第十八章 激光及其医学应用 352
二、粒子数按能级的分布 353
三、光学谐振腔 354
四、激光器与激光 355
第二节 激光的特性 356
一、方向性好 356
二、亮度高、强度大 356
三、单色性好 357
四、相干性好 357
五、偏振性好 358
第三节 激光的医学应用 358
一、激光的生物作用 358
二、激光在基础医学研究中的应用 361
四、医用激光器 363
三、激光的临床应用 363
五、激光的危害与防护 364
思考题与习题十八 364
第十九章 核磁共振 366
第一节 核磁共振的基本概念 367
一、原子核的磁矩 367
二、核磁共振条件和拉莫尔方程 369
三、弛豫过程和弛豫时间 371
第二节 核磁共振谱 373
一、谱线宽度 373
二、化学位移 374
三、自旋－自旋劈裂 375
四、磁共振波谱仪 375
一、磁共振成像的基本方法 377
第三节 磁共振成像原理 377
二、人体的磁共振成像 379
三、如何产生氢核密度ρ和T1、T2加权图像 380
四、磁共振成像临床诊断的物理学依据 382
五、磁共振成像系统 384
第四节 磁共振技术在医学中的应用 385
一、分子水平 385
二、细胞水平 385
三、组织水平 386
四、整体水平 387
思考题与习题十九 388
第二十章 生物非线性动力学简介 389
第一节 运动及其相空间描述 390
一、相空间 390
第二节 混沌运动 393
二、吸引子 393
一、混沌运动行为 394
二、奇怪吸引子 396
第三节 分形与分维 397
一、自相似性 397
二、分数维 398
第四节 生物系统非线性现象 400
一、心脏搏动的电振荡特性 400
二、可兴奋细胞的振荡和混沌 401
三、生物混沌控制 403
思考题与习题二十 404
参考文献 406
中英文对照 408
附录 常用物理常数 429