绪论 1
第1章 物体的弹性 骨与肌肉的力学特性 3
1.1 应力和应变 3
1.1.1 应力 3
1.1.2 应变 4
1.2 弹性与塑性 弹性模量 4
1.2.1 弹性与塑性 4
1.2.2 弹性模量 5
1.3 骨与肌肉的力学特性 6
1.3.1 骨骼的力学特性 6
1.3.2 肌肉的力学特性 8
习题1 10
第2章 振动 12
2.1 简谐振动 12
2.1.1 简谐振动方程 12
2.1.2 描述简谐振动的特征量 13
2.1.3 简谐振动的旋转矢量表示法 16
2.1.4 简谐振动的能量 17
2.2 简谐振动的合成 18
2.2.1 两个同方向、同频率简谐振动的合成 18
2.2.2 两个同方向、不同频率简谐振动的合成 19
2.2.3 两个相互垂直的简谐振动的合成 19
2.3 振动的分解 频谱分析 21
2.4 阻尼振动 受迫振动 共振 23
2.4.1 阻尼振动 23
2.4.2 受迫振动 24
2.4.3 共振 25
2.5 振动在医学中的应用 26
2.5.1 机械振动对人体的生物效应 26
2.5.2 振动测量技术在临床上的应用 27
习题2 29
第3章 波动 声波 30
3.1 机械波 30
3.1.1 机械波的产生 30
3.1.2 波面 波线 30
3.1.3 波速、波长、波的周期和频率 31
3.2 平面简谐波的波动方程 32
3.2.1 平面简谐波的波函数 32
3.2.2 波函数的物理意义 33
3.3 波的能量、强度和衰减 35
3.3.1 波的能量 36
3.3.2 波的强度 37
3.3.3 波的衰减 37
3.4 惠更斯原理 波的衍射及其解释 37
3.4.1 惠更斯原理 37
3.4.2 波的衍射及其解释 38
3.5 波的叠加与干涉 38
3.5.1 波的叠加原理 38
3.5.2 波的干涉 39
3.6 驻波 42
3.6.1 驻波实验 42
3.6.2 驻波方程 43
3.6.3 驻波的特点 44
3.7 声波 45
3.7.1 声压、声阻和声强 45
3.7.2 声波的反射和透射 47
3.7.3 听觉区域 48
3.7.4 声强级和响度级 49
3.8 声波的多普勒效应 50
3.8.1 声源和观察者在其连线上运动 50
3.8.2 声源和观察者的运动不在其连线上 52
3.8.3 多普勒效应的应用 52
3.9 超声波及其医学应用 54
3.9.1 超声波的特性 54
3.9.2 超声波的作用 54
3.9.3 超声波的产生和探测 55
3.9.4 超声波在医学中的应用 56
习题3 58
第4章 液体的流动 60
4.1 理想液体的稳定流动 60
4.1.1 理想液体 60
4.1.2 连续性方程 61
4.2 伯努利方程及其应用 62
4.2.1 伯努利方程 62
4.2.2 伯努利方程的应用 64
4.3 实际液体的流动 67
4.3.1 实际液体的黏性与黏度 67
4.3.2 血液的黏度 69
4.3.3 湍流和雷诺数 70
4.4 黏性液体的流动规律 71
4.4.1 实际液体的伯努利方程 71
4.4.2 泊肃叶定律 72
4.4.3 血液的流动及血压在血流过程中的分布 74
4.4.4 斯托克斯定律 75
4.5 生物材料的黏弹性 76
4.5.1 生物材料的结构特点 76
4.5.2 生物材料的黏弹性 77
4.5.3 黏弹性材料的力学模型 77
习题4 79
第5章 液体的表面现象 81
5.1 液体的表面张力和表面能 81
5.1.1 表面张力 81
5.1.2 液体的表面层和表面能 83
5.2 弯曲液面的附加压强 85
5.2.1 弯曲液面的附加压强 85
5.2.2 液泡内外的压强差 86
5.3 毛细现象 气体栓塞 87
5.3.1 液体与固体接触处的表面现象 87
5.3.2 毛细现象 88
5.3.3 气体栓塞 90
5.4 表面活性物质和表面吸附 肺泡中的表面活性物质 91
5.4.1 表面活性物质和表面吸附 91
5.4.2 肺泡中的表面活性物质 92
习题5 92
第6章 真空中的静电场 95
6.1 库仑定律 电场强度 95
6.1.1 电荷、库仑定律 95
6.1.2 电场与电场强度 96
6.1.3 电场强度叠加原理 97
6.2 高斯定理 99
6.2.1 电场线 99
6.2.2 电通量 100
6.2.3 高斯定理的内容 101
6.3 静电场力的功 电势 106
6.3.1 静电场力的功 106
6.3.2 静电场的环路定理 107
6.3.3 电势能 电势 电势差 107
6.3.4 电势的计算 108
6.3.5 等势面 电场强度与电势的关系 109
6.4 电偶极子 电偶层 111
6.4.1 电偶极子电场的电势 111
6.4.2 电偶层 111
6.5 静电场中的电介质 112
6.5.1 电介质的极化 112
6.5.2 电介质中的静电场 114
习题6 115
第7章 稳恒电流 117
7.1 电流 117
7.1.1 电流的概念 117
7.1.2 电流密度 117
7.2 欧姆定律 119
7.2.1 电阻 电阻率 119
7.2.2 欧姆定律 119
7.3 含源电路的欧姆定律 120
7.3.1 电动势 120
7.3.2 一段含源电路的欧姆定律 121
7.4 基尔霍夫方程组 121
7.4.1 节点电流方程组 121
7.4.2 回路电压方程组 122
7.5 直流电在医学中的应用 123
7.5.1 人体的导电性 123
7.5.2 直流电对机体的作用 124
7.5.3 离子透入疗法 124
7.5.4 心电知识 125
习题7 127
第8章 电磁现象 130
8.1 磁场 磁感应强度 130
8.1.1 磁场 130
8.1.2 磁感应强度 130
8.1.3 磁通量 131
8.2 电流的磁场 132
8.2.1 毕奥-萨伐尔定律 132
8.2.2 安培环路定理 135
8.3 磁场对电流的作用 138
8.3.1 磁场对运动电荷的作用 138
8.3.2 磁场对载流导线的作用 141
8.3.3 磁场对载流线圈的作用 磁矩 141
8.4 磁介质 143
8.4.1 磁介质的分类 143
8.4.2 顺磁质和抗磁质的磁化机制 144
8.4.3 铁磁质 144
8.5 电磁感应 145
8.5.1 电磁感应定律 145
8.5.2 动生电动势 147
8.5.3 感生电动势 感生电场 148
8.5.4 自感 互感 148
8.6 生物磁场和磁场的生物效应 150
8.6.1 生物的磁场现象 150
8.6.2 磁场的生物效应 151
习题8 151
第9章 几何光学 154
9.1 球面折射 154
9.1.1 单球面的折射 154
9.1.2 共轴球面系统 156
9.2 透镜 156
9.2.1 薄透镜公式 157
9.2.2 透镜组合 158
9.2.3 像差 159
9.3 共轴球面系统的基点和成像公式 160
9.3.1 共轴球面系统的三对基点 160
9.3.2 作图成像法 161
9.3.3 成像公式 161
9.4 眼睛 162
9.4.1 眼球结构简介 162
9.4.2 眼睛的光学系统 162
9.4.3 眼的分辨本领 163
9.4.4 眼的调节及非正常眼的矫正 165
9.5 放大镜、显微镜 168
9.5.1 放大镜 168
9.5.2 显微镜 168
9.5.3 显微镜的分辨本领 169
9.5.4 电子显微镜 170
9.6 光学纤维 纤镜及其应用 172
9.6.1 光学纤维导光原理 172
9.6.2 纤镜及其医疗应用 173
习题9 173
第10章 波动光学 175
10.1 光的干涉 175
10.1.1 光的相干性 175
10.1.2 光程 光程差 176
10.1.3 杨氏双缝干涉 177
10.1.4 劳埃德镜 179
10.1.5 薄膜干涉 180
10.1.6 等厚干涉 182
10.1.7 迈克耳孙干涉仪 184
10.2 光的衍射 185
10.2.1 单缝衍射 186
10.2.2 圆孔衍射 188
10.2.3 光栅衍射 190
10.3 光的偏振 191
10.3.1 自然光和偏振光 191
10.3.2 起偏与检偏 马吕斯定律 192
10.3.3 部分偏振光的获得 布儒斯特定律 195
10.3.4 光的双折射现象与二向色性 196
10.3.5 物质的旋光性 198
10.4 波动光学的应用 199
10.4.1 CD光盘的播放原理 199
10.4.2 计算机芯片的制作 200
10.4.3 糖量计 201
习题10 201
第11章 量子力学基础 204
11.1 光的波粒二象性 204
11.1.1 黑体辐射 204
11.1.2 光电效应 206
11.2 氢原子光谱 玻尔的氢原子理论 207
11.2.1 氢原子光谱 207
11.2.2 玻尔的氢原子理论 208
11.3 微观粒子的波粒二象性 210
11.3.1 德布罗意波 210
11.3.2 电子衍射 210
11.3.3 不确定关系 211
11.4 薛定谔方程 212
11.4.1 薛定谔方程的建立 212
11.4.2 一维无限深势阱 213
11.4.3 势垒 隧道效应 215
11.4.4 薛定谔方程在原子分子中的应用 216
习题11 217
第12章 X射线 218
12.1 X射线的性质 218
12.2 X射线的产生 219
12.2.1 产生X射线的装置 219
12.2.2 有效焦点和实际焦点 221
12.3 X射线的强度和硬度 221
12.3.1 X射线的强度 221
12.3.2 X射线的硬度 222
12.4 X射线谱 222
12.4.1 连续X射线谱 223
12.4.2 标识X射线谱 224
12.5 X射线的吸收 225
12.5.1 单色X射线的衰减规律 225
12.5.2 吸收系数与波长、原子序数的关系 226
12.6 X射线在医学上的应用 227
12.6.1 治疗 227
12.6.2 诊断 228
12.7 X-CT 229
12.7.1 X-CT成像的基本原理 230
12.7.2 图像重建的基本方法 232
12.7.3 X-CT扫描机 234
12.7.4 CT值和窗口技术 235
习题12 236
第13章 原子核和放射性 238
13.1 原子核的基本性质 238
13.1.1 原子核的组成 238
13.1.2 原子核的性质 238
13.1.3 质量亏损和结合能 239
13.2 原子核的衰变类型 241
13.2.1 α衰变 241
13.2.2 β衰变和电子俘获 242
13.2.3 γ衰变和内转换 244
13.3 原子核的衰变规律 244
13.3.1 核衰变定律 244
13.3.2 半衰期和平均寿命 245
13.3.3 放射性活度 247
13.3.4 放射性平衡 247
13.4 射线与物质的相互作用 248
13.4.1 带电粒子与物质的相互作用 248
13.4.2 光子与物质的相互作用 250
13.4.3 中子与物质的相互作用 250
13.5 射线的剂量、防护与测量 251
13.5.1 射线的剂量 251
13.5.2 射线的防护 253
13.5.3 射线的测量 253
13.6 放射性核素在医学上的应用 256
13.6.1 示踪的原理 256
13.6.2 放射诊断 257
13.6.3 放射治疗 260
习题13 261
第14章 激光及其医学应用 263
14.1 激光的基本原理 263
14.1.1 原子的能级与粒子数按能级分布的规律 263
14.1.2 光与物质的相互作用 264
14.1.3 粒子数反转分布 265
14.1.4 光学谐振腔 266
14.2 激光器 267
14.2.1 激光器的构成 267
14.2.2 激光器举例 268
14.2.3 医用激光器 269
14.3 激光的特性 269
14.3.1 方向性好 270
14.3.2 亮度高、强度大 270
14.3.3 单色性好 270
14.3.4 相干性好 270
14.3.5 偏振性好 271
14.4 激光的医学应用 271
14.4.1 激光的生物作用 272
14.4.2 激光在基础医学研究中的应用 274
14.4.3 激光的临床应用 276
14.4.4 激光的安全防护 277
习题14 278
第15章 磁共振成像 279
15.1 磁共振的基本概念 279
15.1.1 原子核的自旋和磁矩 279
15.1.2 原子核在外磁场中的运动 280
15.1.3 原子核在外磁场中的能级分裂 281
15.1.4 纵向磁化与纵向磁化强度 281
15.2 磁共振 282
15.2.1 磁共振现象 282
15.2.2 弛豫过程与弛豫时间 284
15.2.3 自由感应衰减信号 285
15.2.4 人体组织的质子密度、T1和T2 285
15.3 磁共振成像原理 287
15.3.1 加权图像 287
15.3.2 空间编码 288
15.3.3 图像重建 289
15.4 磁共振成像设备 290
15.4.1 磁体系统 290
15.4.2 谱仪系统 292
15.4.3 计算机图像重建系统 292
15.4.4 磁共振成像的现状及发展趋势 293
习题15 293
参考文献 295