第一章 连续体力学 1
第一节 刚体的定轴转动 1
一、刚体的运动 2
二、刚体定轴转动定理 5
三、转动中的功和能 10
四、刚体的角动量定理 12
第二节 固体的弹性 14
一、应力和应变 14
二、弹性体的拉伸和压缩 15
三、弹性体的剪切形变 16
第三节 流体力学 17
一、理想流体的定常流动 17
二、黏性流体的流动 21
第四节 液体的表面现象 25
一、液体的表面张力 25
二、毛细现象 29
习题 32
物理窗口 35
A．生物力学 35
第二章 气体动理论 38
第一节 气体的压强和温度 39
一、理想气体的状态方程 39
二、范德瓦耳斯方程 41
三、气体动理论的研究方法 45
四、理想气体的压强 46
五、分子的平均平动动能与温度的关系 48
第二节 分子平均动能按自由度均分的统计规律 49
一、自由度 49
二、分子的平均动能按自由度均分原则 50
三、理想气体的内能 51
第三节 气体分子速率分布的统计规律 53
一、速率分布律 53
二、麦克斯韦速率分布律 54
三、麦克斯韦速率分布律的应用 55
四、麦克斯韦速率分布律的实验验证 56
第四节 气体分子能量分布的统计规律 57
一、玻尔兹曼分布律 57
二、在重力场中粒子按高度的分布 58
第五节 气体分子碰撞的统计规律 59
第六节 气体的输运规律 61
一、气体的扩散 61
二、气体的热传导 62
三、气体的内摩擦现象 63
习题 65
物理窗口 66
B．基本粒子和夸克模型 66
第三章 热力学 70
第一节 热力学第一定律及其对理想气体的应用 70
一、热力学系统 70
二、热力学过程 71
三、热力学第一定律 72
四、内能 73
五、功 73
六、热量 75
七、热力学第一定律对理想气体的应用 77
第二节 循环过程、卡诺循环 82
一、循环过程 82
二、卡诺循环 84
第三节 热力学第二定律 86
一、热力学过程的方向性 86
二、热力学第二定律 88
三、热力学第二定律的物理本质 90
第四节 熵与熵增加原理 92
一、态函数—熵 93
二、熵增加原理 96
第五节 热力学函数及应用 98
一、焓 98
二、自由能 98
三、吉布斯自由能 99
四、热力学函数的应用 100
习题 102
物理窗口 104
C．化学势与水势 104
D．生物系统热力学 109
E．耗散结构 110
第四章 静电场 114
第一节 电场强度 114
一、库仑定律 114
二、电场强度 115
三、高斯定理 120
第二节 电势 124
一、电势能 124
二、电势 126
三、电场强度与电势的关系 130
第三节 静电场对电荷的作用 131
一、静电场对点电荷的作用、电泳 131
二、静电场对电偶极子的作用、氢键 133
第四节 静电场对导体的作用 135
一、导体的静电平衡 135
二、导体的电荷分布、尖端放电 136
第五节 静电场对电介质的作用 137
一、电介质的极化 137
二、电介质中的高斯定理 140
三、电容器、细胞电容 143
四、电介质电泳、细胞电融合 144
第六节 静电场的能量 146
一、带电体系的能量 146
二、电场的能量 146
习题 148
物理窗口 151
F．大气电场及其对生物的影响 151
第五章 稳恒电流 155
第一节 电流密度 155
一、电流密度的物理概念 155
二、电流密度的微观意义 157
三、欧姆定律的微分形式 158
第二节 电阻 159
一、导体的电阻 159
二、电阻的微观理论 161
三、生物组织的电阻 162
第三节 电动势 164
一、电动势的物理概念 164
二、化学电池 166
三、接触电动势 167
四、温差电动势 168
五、能斯特电动势 169
第四节 基尔霍夫定理 171
习题 174
第六章 稳恒磁场 177
第一节 磁场的物理概念 177
一、磁力 177
二、磁场的物理概念 178
三、毕奥—萨伐尔定律 179
四、磁矩 182
五、生物磁场 184
第二节 磁场的基本性质 184
一、安培环路定理 184
二、磁场的高斯定理 187
三、磁单极之谜 187
第三节 磁场对运动电荷的作用 189
一、安培力与磁偶极子 189
二、洛仑兹力与质谱仪 191
三、霍耳效应与磁场测量 192
第四节 磁场对弱磁性物质的作用 194
一、弱磁质及其分类 194
二、弱磁质的磁化机理 195
三、弱磁质中的安培环路定理 197
第五节 磁场对铁磁性物质的作用 199
一、铁磁质的基本特征 199
二、铁磁质的磁化机理 200
三、磁记录 201
四、生物和土壤的磁性 201
习题 203
物理窗口 205
I．环境磁场及其对生物的影响 205
J．超导电性 210
第七章 电磁感应 215
第一节 电磁感应的基本规律 216
一、电磁感应现象 216
二、法拉第电磁感应定律 217
第二节 动生电动势 219
第三节 感生电动势 220
一、感生电动势、涡旋电场 220
二、自感应和互感应 221
第四节 磁场的能量 226
第五节 麦克斯韦方程 228
一、位移电流 228
二、麦克斯韦方程 229
三、电磁波 231
习题 232
第八章 振动与波 235
第一节 线性振动 235
一、简谐振动 236
二、阻尼振动 241
三、受迫振动、共振 242
第二节 振动的合成 244
一、一维振动的合成 244
二、二维振动的合成 245
第三节 平面简谐波的表达式 247
一、一维简谐波的描述 247
二、描述波动的基本物理量 251
三、平面简谐波的表达式 252
第四节 波的能量 256
一、媒质元的能量 256
二、能流密度 257
三、波的吸收 258
第五节 波的干涉 259
一、波的叠加原理 259
二、波的干涉 260
三、驻波 261
四、半波损失 264
第六节 声波、超声波及其在生物学中的应用 264
习题 266
物理窗口 268
K．非线性现象与混沌 268
L．多普勒效应 271
第九章 光的波动性 274
第一节 光的干涉 274
一、光波的相干叠加 274
二、分波阵面的干涉实验 277
三、薄膜干涉 280
第二节 光的衍射 286
一、惠更斯—菲涅耳原理 286
二、夫琅和费单缝衍射和圆孔衍射 287
三、衍射光栅 292
四、X射线在晶体上的衍射 295
第三节 光的偏振 296
一、光的偏振态 296
二、布儒斯特定律 299
三、光的双折射现象 301
四、偏振光的产生及检验 306
五、旋光现象 307
习题 309
物理窗口 311
M．全息照相与光学信息处理 311
N．旋光与对称性破缺 319
第十章 光的吸收、散射和色散 324
第一节 光的吸收 324
一、一般吸收 325
二、选择吸收和吸收光谱 325
第二节 光的散射 327
一、光的散射现象及其分类 327
二、瑞利散射定律 327
三、散射光的偏振态 328
四、拉曼散射 329
第三节 光的色散 330
一、正常色散 330
二、反常色散 331
三、分光光度计简介 332
习题 333
第十一章 量子物理概论 334
第一节 从经典物理学到量子力学 335
一、经典力学的时空观 335
二、光的波粒二象性 335
三、实物粒子的波粒二象性与物质波 337
四、物质波的统计解释 338
五、不确定原理 339
第二节 波函数和薛定谔方程 340
一、波函数的物理意义及其性质 341
二、薛定谔方程 341
三、定态薛定谔方程 342
第三节 一维无限深势阱 343
一、一维无限深势阱 343
二、求解定态薛定谔方程 343
第四节 氢原子的能级结构 346
一、氢原子的定态薛定谔方程 346
二、讨论 347
三、电子自旋 349
四、量子力学大意总结 350
第五节 分子的能级结构和分子光谱 351
一、分子中电子的运动状态和电子能级 351
二、双原子分子的振动和振动光谱 351
三、双原子分子的转动与转动光谱 352
四、光谱分析法简介 354
五、荧光和磷光 355
习题 356
物理窗口 357
O．核磁共振技术简介 357
第十二章 激光原理 362
第一节 激光的基本原理 363
一、原子的吸收、自发辐射和受激辐射 363
二、粒子数反转 364
三、工作物质的能级结构 364
四、光学谐振腔 365
五、产生激光的必要条件 366
第二节 激光器简介 367
一、红宝石激光器 367
二、氦氖激光器 368
三、二氧化碳激光器 369
四、可调谐染料激光器 370
第三节 激光的生物学效应 371
一、激光对生物的刺激效应 371
二、激光的抑制效应 372
三、激光的致死效应 372
四、激光的诱变效应 372
习题 373
物理窗口 373
P．激光拉曼技术简介 373
附录 376
习题答案 377