绪论 1
0.1 物理学的内涵及其研究内容 1
0.2 物理学与医学之间的关系 2
0.3 物理学的研究方法 3
第1章 物体的弹性 5
1.1 应变和应力 5
1.1.1 应变 5
1.1.2 应力 6
1.2 弹性模量 8
1.2.1 弹性与塑性 8
1.2.2 弹性模量 8
1.3 形变势能 10
1.4 骨的力学性质 11
1.4.1 骨的受力 12
1.4.2 骨的力学特性 14
习题 17
第2章 流体的运动 18
2.1 理想流体的流动 18
2.1.1 理想流体 18
2.1.2 稳定性流动 18
2.1.3 连续性方程 19
2.1.4 伯努利方程 20
2.1.5 伯努利方程的应用 22
2.2 黏性流体的流动 24
2.2.1 层流和湍流 24
2.2.2 牛顿黏滞定律 25
2.2.3 雷诺数 26
2.2.4 黏性流体的运动规律 27
2.3 血液的流动 30
2.3.1 血液循环的物理模型 30
2.3.2 循环系统中的血流速度 31
2.3.3 血流过程中的血压分布 31
习题 32
第3章 振动、波动和声 34
3.1 简谐振动 34
3.1.1 简谐振动的动力学特征 34
3.1.2 简谐振动方程 35
3.1.3 简谐振动的特征量 35
3.1.4 振幅、初相与初始条件的关系 37
3.1.5 简谐振动的旋转矢量图示法 38
3.1.6 简谐振动的能量 38
3.1.7 两个同方向、同频率简谐振动的合成 39
3.2 波的产生与传播 40
3.2.1 机械波的产生与传播 40
3.2.2 波面和波线 41
3.2.3 波长、波速、波的周期和频率 41
3.3 平面简谐波的波动方程 42
3.4 波的强度与波的衰减 44
3.4.1 波的强度 44
3.4.2 波的衰减 44
3.5 波的干涉 45
3.5.1 波的叠加原理 45
3.5.2 波的干涉 46
3.5.3 驻波 47
3.6 声波 50
3.6.1 声压、声阻抗与声强 50
3.6.2 声波的反射与透射 51
3.6.3 听觉域 52
3.6.4 声强级与响度级 53
3.7 超声波及其在医学上的应用 54
3.7.1 超声波的特性 54
3.7.2 超声波与物质的相互作用 55
3.7.3 超声波的产生与接收 56
3.7.4 超声波在医学上的应用 56
习题 59
第4章 分子动理论 64
4.1 物质的微观结构 64
4.2 理想气体分子动理论 65
4.2.1 理想气体的微观模型 65
4.2.2 理想气体的状态方程 66
4.2.3 理想气体的压强公式 66
4.2.4 理想气体的能量公式 68
4.2.5 混合气体的分压强 69
4.3 热平衡态的统计分布 70
4.3.1 麦克斯韦速率分布定律 70
4.3.2 玻耳兹曼能量分布规律 72
4.3.3 气体的溶解和高压氧治疗 73
4.4 液体的表面现象 74
4.4.1 表面张力和表面能 74
4.4.2 弯曲液面下的附加压强 76
4.4.3 毛细现象 78
4.4.4 气体栓塞 80
4.4.5 表面活性物质和表面吸附 81
习题 82
第5章 热力学基础 85
5.1 热力学第一定律 85
5.1.1 热力学系统和准静态过程 85
5.1.2 内能、功和热量 86
5.1.3 热力学第一定律 87
5.1.4 热力学第一定律的应用 88
5.2 循环过程和卡诺循环 89
5.2.1 循环过程 89
5.2.2 热机效率 90
5.2.3 卡诺循环 90
5.3 热力学第二定律 91
5.3.1 热力学第二定律的两种表述 91
5.3.2 卡诺定理 91
5.4 熵和熵增原理 92
5.4.1 熵的概念 92
5.4.2 熵增原理 94
习题 95
第6章 静电场 98
6.1 电场与电场强度 98
6.1.1 电荷与库仑定律 98
6.1.2 电场与电场强度 99
6.1.3 场强叠加原理 100
6.1.4 电场强度的计算 100
6.1.5 电场线 101
6.2 高斯定理 102
6.2.1 电通量 102
6.2.2 高斯定理 103
6.3 电势 104
6.3.1 静电场力所做的功 104
6.3.2 电势能 105
6.3.3 电势 106
6.3.4 电势叠加原理 106
6.3.5 电势的计算 107
6.3.6 电场强度和电势的关系 107
6.4 电偶极子 109
6.4.1 电偶极子的场强 109
6.4.2 电偶极子的电势 111
6.5 静电场中的电介质 112
6.5.1 电介质的电极化现象 112
6.5.2 极化强度矢量 113
6.6 心电场和心电图 114
6.6.1 心肌细胞的电偶极矩 114
6.6.2 心电向量环 115
6.6.3 心电图 115
习题 116
第7章 稳恒磁场 118
7.1 磁场与磁感应强度 118
7.1.1 基本磁现象与磁场 118
7.1.2 磁感应强度 119
7.1.3 磁感应线 120
7.1.4 磁通量与磁场的高斯定理 121
7.1.5 安培环路定理 122
7.2 磁场对电流的作用 124
7.2.1 磁场对载流导线的作用力 124
7.2.2 磁场对载流线圈的作用力矩 126
7.2.3 磁场对运动电荷的作用力 127
7.2.4 霍尔效应 128
7.3 生物磁效应 130
7.3.1 生物磁现象 130
7.3.2 磁场的生物效应 132
习题 133
第8章 稳恒电流 136
8.1 电流密度和欧姆定律的微分形式 136
8.1.1 电流与电流密度 136
8.1.2 欧姆定律的微分形式 138
8.2 基尔霍夫定律 139
8.2.1 一段含源电路的欧姆定律 139
8.2.2 基尔霍夫定律 141
8.3 生物膜电位 144
8.3.1 能斯特方程 144
8.3.2 静息电位 145
8.3.3 动作电位 146
8.4 直流电对人体的作用 147
习题 149
第9章 波动光学 151
9.1 光的干涉 151
9.1.1 光的相干性 151
9.1.2 光程和光程差 151
9.1.3 杨氏双缝干涉实验 153
9.1.4 洛埃德镜实验 155
9.1.5 薄膜干涉 156
9.1.6 等厚干涉 157
9.2 光的衍射 159
9.2.1 惠更斯-菲涅耳原理 160
9.2.2 单缝衍射 160
9.2.3 圆孔衍射 163
9.2.4 光栅衍射 163
9.3 光的偏振 164
9.3.1 自然光和偏振光 164
9.3.2 马吕斯定律 166
9.4 物质的旋光性 167
习题 168
第10章 几何光学 171
10.1 球面折射 171
10.1.1 单球面折射 171
10.1.2 共轴球面系统 174
10.2 透镜 175
10.2.1 薄透镜成像公式 175
10.2.2 薄透镜组合 176
10.2.3 厚透镜 178
10.2.4 柱面透镜 179
10.2.5 透镜的像差 180
10.3 眼睛 181
10.3.1 眼睛的光学结构 181
10.3.2 眼睛的调节 183
10.3.3 眼睛的分辨本领及视力 184
10.3.4 眼睛的屈光不正及其矫正 185
10.4 几种医用光学仪器 188
10.4.1 放大镜 188
10.4.2 光学显微镜 189
10.4.3 纤镜 191
10.4.4 电子内窥镜 192
习题 193
第11章 激光及其医学应用 195
11.1 激光的基本原理与激光器 195
11.1.1 光与物质的相互作用 195
11.1.2 激光产生条件 197
11.1.3 激光器 198
11.2 激光的特性 200
11.3 激光的医学应用及安全防护 201
11.3.1 激光的生物作用 202
11.3.2 激光医学简介 204
11.3.3 激光的临床应用简介 206
11.3.4 激光的安全防护 208
习题 209
第12章 量子力学基础 210
12.1 量子力学产生的实验基础 210
12.1.1 黑体辐射 210
12.1.2 光电效应 214
12.1.3 康普顿效应 216
12.2 玻尔的氢原子结构模型 218
12.2.1 原子光谱及其规律 218
12.2.2 卢瑟福的原子模型 219
12.2.3 玻尔的氢原子结构模型 219
12.3 物质波与不确定关系 221
12.3.1 物质波 221
12.3.2 电子的衍射实验 222
12.3.3 物质波的统计解释 223
12.3.4 不确定关系 224
12.4 波函数 227
12.4.1 波函数及其物理意义 227
12.4.2 薛定谔方程 228
12.5 氢原子的能量和角动量量子化 229
12.5.1 氢原子的量子化条件 230
12.5.2 氢原子中电子的概率分布 230
12.6 电子自旋 231
12.6.1 原子的能级分裂 231
12.6.2 电子的自旋 232
12.7 多电子原子状态及元素周期律 233
12.7.1 多电子原子的状态 233
12.7.2 泡利不相容原理 234
12.7.3 能量最低原理和元素周期律 234
12.8 量子力学与医学 236
习题 236
第13章 X射线 238
13.1 X射线的产生及强度与硬度 238
13.1.1 X射线的产生 238
13.1.2 X射线的强度与硬度 239
13.2 X射线谱 239
13.2.1 连续X射线谱 239
13.2.2 标识谱 241
13.3 X射线衍射 241
13.4 X射线与物质的作用、衰减规律及应用 242
13.4.1 X射线与物质的相互作用 242
13.4.2 X射线的衰减 242
13.4.3 衰减系数的相关因素及应用 243
13.4.4 X射线的医学应用简介 244
习题 244
第14章 原子核与放射性 245
14.1 原子核的基本性质 245
14.1.1 组成 245
14.1.2 质量亏损与结合能 245
14.1.3 核的大小及核力 246
14.1.4 原子核的能级、自旋、磁矩及宇称 247
14.2 原子核的放射性及其衰变规律 248
14.2.1 放射性衰变 248
14.2.2 衰变规律 249
14.3 射线与物质的相互作用 250
14.3.1 带电粒子与物质的相互作用 250
14.3.2 光子与物质的相互作用 251
14.3.3 中子与物质的相互作用 251
14.4 射线的剂量、防护及医学应用 252
14.4.1 射线的剂量 252
14.4.2 辐射防护 252
14.4.3 放射性核素的医学应用 253
习题 253
第15章 核磁共振 255
15.1 核磁共振的基本概念 255
15.1.1 原子核的磁矩 255
15.1.2 磁矩受外磁场的作用 257
15.1.3 核磁共振 258
15.1.4 弛豫过程和弛豫时间T1，T2 260
15.2 核磁共振谱 263
15.2.1 化学位移 263
15.2.2 自旋-自旋劈裂 264
15.2.3 磁共振波谱仪 265
15.3 磁共振成像原理 267
15.3.1 磁共振成像的基本方法 267
15.3.2 人体的磁共振成像 269
15.3.3 磁共振成像系统 271
15.4 氢核三种图像的获取及进行诊断的物理学依据 272
15.4.1 如何产生氢核密度ρ和T1，T2加权图像 272
15.4.2 磁共振成像临床诊断的物理学依据 274
习题 275
附录 基本物理常量 277
参考文献 278