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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9

1.3 形变势能10

1.4 骨的力学性质12

1.4.1 骨的受力12

1.4.2 骨的力学特性14

习题16

第2章 流体的运动17

2.1 理想流体的流动17

2.1.1 理想流体17

2.1.2 稳定性流动17

2.1.3 连续性方程18

2.1.4 伯努利方程19

2.1.5 伯努利方程的应用21

2.2 黏性流体的流动23

2.2.1 层流和湍流23

2.2.2 牛顿黏滞定律24

2.2.3 雷诺数25

2.2.4 黏性流体的运动规律26

2.3 血液的流动29

2.3.1 血液循环的物理模型29

2.3.2 循环系统中的血流速度30

2.3.3 血流过程中的血压分布30

习题31

第3章 振动、波动和声33

3.1 简谐振动33

3.1.1 简谐振动的动力学特征33

3.1.2 简谐振动方程34

3.1.3 简谐振动的特征量34

3.1.4 振幅、初相与初始条件的关系36

3.1.5 简谐振动的旋转矢量图示法37

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38

3.2 波的产生与传播39

3.2.1 机械波的产生与传播39

3.2.2 波面和波线40

3.2.3 波长、波速、波的周期和频率40

3.3 平面简谐波的波动方程41

3.4 波的强度与波的衰减43

3.4.1 波的强度43

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45

3.5.3 驻波46

3.6 声波49

3.6.1 声压、声阻抗与声强49

3.6.2 声波的反射与透射50

3.6.3 听觉域51

3.6.4 声强级与响度级52

3.7 超声波及其在医学上的应用53

3.7.1 超声波的特性53

3.7.2 超声波与物质的相互作用54

3.7.3 超声波的产生与接收55

3.7.4 超声波在医学上的应用55

习题58

第4章 分子动理论63

4.1 物质的微观结构63

4.2 理想气体分子动理论64

4.2.1 理想气体的微观模型64

4.2.2 理想气体的状态方程65

4.2.3 理想气体的压强公式65

4.2.4 理想气体的能量公式67

4.2.5 混合气体的分压强68

4.3 热平衡态的统计分布69

4.3.1 麦克斯韦速率分布定律69

4.3.2 玻耳兹曼能量分布规律71

4.3.3 气体的溶解和高压氧治疗72

4.4 液体的表面现象73

4.4.1 表面张力和表面能73

4.4.2 弯曲液面下的附加压强75

4.4.3 毛细现象77

4.4.4 气体栓塞79

4.4.5 表面活性物质和表面吸附80

习题81

第5章 热力学基础84

5.1 热力学第一定律84

5.1.1 热力学系统和准静态过程84

5.1.2 内能、功和热量85

5.1.3 热力学第一定律86

5.1.4 热力学第一定律的应用87

5.2 循环过程和卡诺循环88

5.2.1 循环过程88

5.2.2 热机效率89

5.2.3 卡诺循环89

5.3 热力学第二定律90

5.3.1 热力学第二定律的两种表述90

5.3.2 卡诺定理90

5.4 熵和熵增原理91

5.4.1 熵的概念91

5.4.2 熵增原理93

习题94

第6章 静电场97

6.1 电场与电场强度97

6.1.1 电荷与库仑定律97

6.1.2 电场与电场强度98

6.1.3 场强叠加原理99

6.1.4 电场强度的计算99

6.1.5 电力线100

6.2 高斯定理101

6.2.1 电通量101

6.2.2 高斯定理102

6.3 电势103

6.3.1 静电场力所做的功103

6.3.2 电势能104

6.3.3 电势105

6.3.4 电势叠加原理106

6.3.5 电势的计算106

6.3.6 电场强度和电势的关系107

6.4 电偶极子108

6.4.1 电偶极子的场强108

6.4.2 电偶极子的电势110

6.5 静电场中的电介质111

6.5.1 电介质的电极化现象111

6.5.2 极化强度矢量113

6.6 心电场和心电图113

6.6.1 心肌细胞的电偶极矩113

6.6.2 心电向量环114

6.6.3 心电图114

习题115

第7章 稳恒磁场117

7.1 磁场与磁感应强度117

7.1.1 基本磁现象与磁场117

7.1.2 磁感应强度118

7.1.3 磁感应线120

7.1.4 磁通量与磁场的高斯定理120

7.1.5 安培环路定理121

7.2 磁场对电流的作用123

7.2.1 磁场对载流导线的作用力123

7.2.2 磁场对载流线圈的作用力矩125

7.2.3 磁场对运动电荷的作用力126

7.2.4 霍尔效应127

7.3 生物磁效应129

7.3.1 生物磁现象129

7.3.2 磁场的生物效应131

习题132

第8章 稳恒电流135

8.1 电流密度135

8.1.1 电流与电流密度135

8.1.2 欧姆定律的微分形式137

8.1.3 金属的导电性138

8.1.4 电解质的导电性139

8.2 基尔霍夫定律140

8.2.1 一段含源电路的欧姆定律140

8.2.2 基尔霍夫定律142

8.3 生物膜电位145

8.3.1 能斯特方程145

8.3.2 静息电位146

8.3.3 动作电位147

习题148

第9章 波动光学150

9.1 光的干涉150

9.1.1 光的相干性150

9.1.2 光程和光程差150

9.1.3 杨氏双缝干涉实验152

9.1.4 洛埃德镜实验154

9.1.5 薄膜干涉155

9.1.6 等厚干涉156

9.2 光的衍射158

9.2.1 惠更斯—菲涅耳原理159

9.2.2 单缝衍射159

9.2.3 圆孔衍射162

9.2.4 光栅衍射162

9.3 光的偏振163

9.3.1 自然光和偏振光163

9.3.2 马吕斯定律165

9.4 物质的旋光性166

习题167

第10章 几何光学170

10.1 球面折射170

10.1.1 单球面折射170

10.1.2 共轴球面系统173

10.2 透镜174

10.2.1 薄透镜成像公式174

10.2.2 薄透镜组合175

10.2.3 厚透镜177

10.2.4 柱面透镜178

10.2.5 透镜的像差179

10.3 眼睛180

10.3.1 眼睛的光学结构180

10.3.2 眼睛的调节182

10.3.3 眼睛的分辨本领及视力183

10.3.4 眼睛的屈光不正及其矫正184

10.4 几种医用光学仪器187

10.4.1 放大镜187

10.4.2 光学显微镜188

10.4.3 纤镜190

习题191

第11章 激光及其医学应用193

11.1 激光的基本原理与激光器193

11.1.1 光与物质的相互作用193

11.1.2 激光产生条件194

11.1.3 激光器196

11.2 激光的特性198

11.3 激光的医学应用及安全防护199

11.3.1 激光的生物作用200

11.3.2 激光医学简介202

11.3.3 激光的临床应用简介204

11.3.4 激光的安全防护206

习题207

第12章 量子力学基础208

12.1 量子力学产生的实验基础208

12.1.1 黑体辐射208

12.1.2 光电效应212

12.1.3 康普顿效应214

12.2 玻尔的氢原子结构模型216

12.2.1 原子光谱及其规律216

12.2.2 卢瑟福的原子模型217

12.2.3 玻尔的氢原子结构模型218

12.3 物质波与不确定关系219

12.3.1 物质波219

12.3.2 电子的衍射实验220

12.3.3 物质波的统计解释221

12.3.4 不确定关系222

12.4 波函数225

12.4.1 波函数及其物理意义225

12.4.2 薛定谔方程227

12.5 氢原子的能量和角动量量子化228

12.5.1 氢原子的量子化条件228

12.5.2 氢原子中电子的概率分布229

12.6 电子自旋229

12.6.1 原子的能级分裂229

12.6.2 电子的自旋230

12.7 多电子原子状态及元素周期律232

12.7.1 多电子原子的状态232

12.7.2 泡利不相容原理233

12.7.3 能量最低原理和元素周期律233

12.8 量子力学与医学234

习题235

第13章 X射线237

13.1 X射线的产生及强度与硬度237

13.1.1 X射线的产生237

13.1.2 X射线的强度与硬度238

13.2 X射线谱238

13.2.1 连续X射线谱238

13.2.2 标识谱240

13.3 X射线衍射240

13.4 X射线与物质的作用、衰减规律及应用241

13.4.1 X射线与物质的相互作用241

13.4.2 X射线的衰减241

13.4.3 衰减系数的相关因素及应用242

13.4.4 X射线的医学应用简介243

习题243

第14章 原子核与放射性244

14.1 原子核的基本性质244

14.1.1 组成244

14.1.2 质量亏损与结合能244

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246

14.2 原子核的放射性及其衰变规律247

14.2.1 放射性衰变247

14.2.2 衰变规律248

14.3 射线与物质的相互作用249

14.3.1 带电粒子与物质的相互作用249

14.3.2 光子与物质的相互作用250

14.3.3 中子与物质的相互作用250

14.4 射线的剂量、防护及医学应用251

14.4.1 射线的剂量251

14.4.2 辐射防护252

14.4.3 放射性核素的医学应用252

习题252

第15章 核磁共振254

15.1 核磁共振的基本概念254

15.1.1 原子核的磁矩254

15.1.2 磁矩受外磁场的作用256

15.1.3 核磁共振257

15.1.4 弛豫过程和弛豫时间T1,T2260

15.2 核磁共振谱261

15.2.1 化学位移262

15.2.2 自旋—自旋劈裂263

15.2.3 磁共振波谱仪263

15.3 磁共振成像原理265

15.3.1 磁共振成像的基本方法265

15.3.2 人体的磁共振成像268

15.3.3 磁共振成像系统270

15.4 氢核三种图像的获取及进行诊断的物理学依据271

15.4.1 如何产生氢核密度ρ和T1,T2加权图像271

15.4.2 磁共振成像临床诊断的物理学依据273

习题274

附录 基本物理常量276

参考文献277