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绪论1

一、物理学的研究对象1

二、物理学的研究方法1

三、物理学与医学的关系2

第一章 生物力学的物理基础3

第一节 刚体的转动3

一、刚体定轴转动的运动学规律3

二、刚体定轴转动的动力学规律6

三、刚体定轴转动的转动动能、动能定理10

四、刚体定轴转动和角动量、角动量守恒定律11

第二节 人体的静力平衡13

一、刚体的静力平衡13

二、人体的静力平衡14

第三节 物体的弹性16

一、应力和应变17

二、应力与应变的关系19

三、生物材料的力学性质21

思考题23

习题23

第二章 狭义相对论基础25

第一节 伽利略的相对性原理和牛顿的绝对时空观25

一、伽利略的相对性原理25

二、伽利略变换25

三、牛顿的绝对时空观26

一、实验基础27

二、狭义相对论的基本原理27

第二节 狭义相对论的基本原理27

三、洛伦兹变换28

第三节 狭义相对论的时空观28

一、同时性的相对性28

二、时间的相对性29

三、长度的相对性29

第四节 相对论动力学30

一、相对论质量30

二、相对论动能31

三、相对论能量31

四、能量和动量的关系32

思考题33

习题33

一、理想流体的定常流动34

第三章 流体动力学34

第一节 理想流体的定常流动34

二、连续性方程35

三、伯努利方程36

四、伯努利方程的应用37

第二节 黏滞流体的流动40

一、流体的黏滞性40

二、黏滞流体的流动状态42

三、黏滞流体的伯努利方程43

四、泊肃叶定律43

五、斯托克斯定律47

第三节 血液的流动48

一、血液的黏滞性48

三、心脏做功49

二、体循环系统中血压的分布49

思考题50

习题51

第四章 振动、波动和声53

第一节 简谐振动53

一、简谐振动方程53

二、简谐振动的特征量54

三、简谐振动的旋转振幅矢量表示55

四、简谐振动的能量55

五、阻尼振动56

六、受迫振动和共振57

第二节 简谐振动的合成57

一、两个频率相同、振动方向一致的简谐振动的合成58

二、两个频率不同、振动方向一致的简谐振动的合成59

三、两个频率相同、振动方向相互垂直的简谐振动的合成60

四、两个频率不同、振动方向相互垂直的简谐振动的合成61

五、振动的频谱分析62

第三节 简谐波62

一、波的几何描述63

二、惠更斯原理63

三、简谐波的波动方程63

第四节 波的能量65

一、波的能量密度65

二、波的强度66

三、波的衰减66

一、波的叠加原理67

二、波的干涉67

第五节 波的干涉67

三、驻波68

第六节 声波69

一、声速69

二、声压、声阻和声强70

三、声波的反射和透射71

四、声强级与响度级72

第七节 多普勒效应73

一、多普勒效应73

二、多普勒效应的应用74

第八节 超声75

一、超声的产生与接收75

三、超声的生物效应76

二、超声的特性76

四、超声诊断的物理原理77

五、超声诊断仪78

思考题79

习题79

第五章 气体分子动理论81

第一节 理想气体的压强公式81

一、理想气体的微观模型82

二、理想气体的压强公式82

第二节 气体分子的速率分布83

一、速率分布函数83

二、速率分布定律84

三、分子速率的三种统计平均值85

二、能量均分原理86

三、理想气体的内能86

第三节 理想气体的内能86

一、平均平动动能86

第四节 混合气体的压强87

一、阿伏伽德罗定律87

二、道尔顿分压定律88

第五节 气体分子的能量分布88

一、重力场中气体分子按高度的分布89

二、能量分布定律89

第六节 气体分子的碰撞90

一、平均碰撞频率90

第七节 气体的迁移现象91

一、动量的迁移91

二、平均自由程91

二、能量的迁移92

三、质量的迁移92

思考题95

习题95

第六章 液体的表面现象97

第一节 表面张力与表面能97

一、表面张力97

二、表面能98

三、表面活性物质与表面吸附99

第二节 弯曲液面的附加压强100

一、任意弯曲液面的附加压强100

二、球形液面的附加压强101

三、肺泡的物理性质102

一、浸润与不浸润103

第三节 毛细现象和气体栓塞103

二、毛细现象104

三、气体栓塞105

思考题106

习题106

第七章 静电场107

第一节 电场强度107

一、电场强度107

二、场强叠加原理108

第二节 高斯定理108

一、电通量108

二、高斯定理109

三、高斯定理的应用110

二、点电荷系电场中电场力的功112

第三节 电场力的功112

一、点电荷电场中电场力的功112

三、场强环路定理113

第四节 电势113

一、电势113

二、电势叠加原理114

三、离散点电荷组成的带电体电场中电势的计算115

四、电荷连续分布的带电体电场中电势的计算117

五、场强与电势的微分关系118

第五节 静电场中的电介质119

一、电介质及其极化119

二、极化强度120

三、电介质中的场强120

四、电介质的应用121

第六节 静电场的能量122

一、导体的电容123

二、带电孤立导体的电场能量123

三、带电平行板电容器的电场能量124

四、电场能量密度124

五、电场能量的计算124

第七节 生物膜电势125

一、膜电势125

二、静息电势127

第八节 心电127

一、心电向量127

二、心电的形成128

三、心电导联128

思考题129

习题130

第八章 直流电131

第一节 直流电流131

一、电流强度131

二、电流密度131

三、欧姆定律的微分形式132

四、金属导电132

五、电解质导电133

第二节 电动势133

一、电源电动势133

二、带电粒子迁移过程的电动势134

第三节 电路定律137

一、闭合电路的欧姆定律137

二、一段含源电路的欧姆定律137

三、基尔霍夫定律138

四、基尔霍尔定律的应用139

第四节 RC 电路的暂态过程139

一、RC 电路的充电过程139

二、RC 电路的放电过程141

第五节 直流电的医学应用141

一、神经纤维的电学性质141

二、心脏除颤142

三、电泳与电渗143

思考题143

习题144

第九章 磁场和电磁场145

第一节 电流的磁场145

一、毕奥-萨伐尔定律145

二、毕奥-萨伐尔定律的应用146

第二节 高斯定理148

一、磁通量148

二、高斯定理148

第三节 安培环路定理149

一、安培环路定理149

二、安培环路定理的应用150

第四节 磁场对电流的作用151

一、磁场对运动电荷的作用151

二、磁场对载流导线的作用153

三、磁场对载流线圈的作用153

第五节 磁场中的磁介质155

一、磁介质的磁化155

二、磁导率155

一、RL 电路的暂态过程156

三、磁场强度156

第六节 磁场的能量156

二、磁场的能量158

三、磁场的能量密度159

四、磁场能量的计算159

第七节 磁场的生物效应及其医学应用160

一、磁场的生物效应160

二、人体磁场160

三、磁场的医学应用161

第八节 电磁场162

一、涡旋电场和位移电流162

二、电磁波163

三、电磁波的性质164

四、电磁波的能量165

习题166

五、电磁波的医学应用166

思考题166

第十章 波动光学168

第一节 光的干涉168

一、光的相干性168

二、光程、相干长度168

三、双缝干涉169

四、薄膜干涉171

第二节 光的衍射174

一、单缝衍射174

二、圆孔衍射177

三、光栅衍射177

一、自然光与偏振光179

第三节 光的偏振179

二、起偏与检偏180

三、偏振光的产生181

第四节 物质的旋光性183

一、旋光现象183

二、旋光规律183

三、旋光现象的应用184

思考题184

习题184

第十一章 几何光学186

第一节 球面折射186

一、单球面折射186

二、共轴球面系统188

一、薄透镜189

第二节 透镜189

二、薄透镜的组合190

三、厚透镜190

四、圆柱透镜192

第三节 眼睛193

一、眼的结构及其光学性质193

二、眼的屈光不正及其矫正193

第四节 显微镜194

一、放大镜194

二、显微镜195

三、电子显微镜196

四、偏光显微镜197

五、相差显微镜197

六、扫描隧道显微镜198

一、视见函数199

二、光通量、发光强度199

第五节 光度学199

三、亮度、照度200

四、眼的视觉201

第六节 光学仪器成像的质量202

一、分辨本领202

二、像差204

三、像的亮度和照度205

思考题206

习题206

第一节 热辐射208

一、热辐射现象208

第十二章 量子力学基础208

二、基尔霍夫辐射定律209

三、黑体辐射定律211

四、热辐射的机理213

五、热辐射的应用215

第二节 康普顿效应216

一、康普顿效应216

二、康普顿效应的理论解释216

第三节 光的波粒二象性218

一、光子的质量和动量218

二、光的波粒二象性219

第四节 德布罗意假设220

一、实物粒子的波动性220

二、电子的衍射实验221

三、物质波的统计解释222

一、位置与动量的不确定原理223

第五节 不确定原理223

二、能量与时间的不确定原理225

第六节 薛定谔方程226

一、波函数及其物理意义226

二、薛定谔方程226

三、量子力学对氢原子的描述227

四、氢原子内电子的空间分布规律230

第七节 电子自旋232

一、原子的能级分裂232

二、电子的自旋232

一、泡利不相容原理和能量最小原理234

二、原子的壳层结构234

第八节 原子的壳层结构234

第九节 量子力学的应用235

一、量子力学在化学中的应用235

二、量子力学在生物学中的应用236

思考题236

习题237

第十三章 激光239

第一节 激光的产生原理及其特性239

一、激光的产生原理239

二、激光的特性242

第二节 医用激光器243

一、氦-氖激光器243

二、红宝石激光器244

一、激光的热作用245

三、准分子激光器245

第三节 激光的生物效应、医学应用及其防护245

二、激光的光化作用246

三、激光的机械作用246

四、激光的电磁场作用247

五、弱激光的刺激作用247

六、激光的医学应用247

七、激光的防护249

思考题249

第十四章 X 射线250

第一节 X 射线的产生及其性质250

一、X 射线的产生250

二、X 射线的性质251

第二节 X 射线谱252

一、连续 X 射线谱253

二、标识 X 射线谱253

第三节 物质对 X 射线的吸收254

一、物质吸收 X 射线的规律254

二、物质吸收 X 射线的机理255

第四节 X 射线的生物效应及其医学应用256

一、X 射线的生物效应256

二、X 射线的医学应用257

思考题258

习题258

第一节 原子核的基本性质259

一、原子核的组成259

第十五章 原子核与放射性259

二、原子核的性质260

三、原子核的稳定性260

第二节 核衰变的类型261

一、γ衰变和内转换261

二、α衰变262

三、β衰变262

四、电子俘获264

第三节 核衰变的规律264

一、衰变定律264

二、平均寿命265

三、半衰期265

四、放射性活度267

一、带电粒子与物质的相互作用268

第四节 放射性射线与物质的相互作用268

二、γ射线与物质的相互作用269

三、中子与物质相互作用269

第五节 放射性射线的辐射剂量与防护270

一、放射性射线的辐射剂量270

二、放射性射线的防护271

第六节 放射性核素的医学应用273

一、放射性示踪法273

二、诊断273

三、治疗273

思考题274

习题274

第一节 X 射线 CT275

一、X-CT 概况275

第十六章 现代医学成像的物理基础275

二、X-CT 的物理原理276

三、X-CT 图像重建方法277

四、X-CT 扫描机279

五、CT 值和窗口技术281

六、X-CT 的医学应用283

第二节 磁共振成像283

一、磁共振的物理原理283

二、磁共振成像原理288

三、MRI 参数的测量和医学应用290

四、MRI 系统291

第三节 发射型 CT 成像292

一、单光子发射型 CT293

二、正电子发射型 CT294

思考题296

习题296

第十七章 近代物理专题选读297

第一节 广义相对论的基本概念297

一、等效原理297

二、光的偏折297

三、时空弯曲297

四、引力场方程的物理思想298

五、广义相对论效应298

第二节 超导体、超导技术及其应用299

一、超导现象299

二、超导体的性质300

三、高温超导体300

一、光纤301

四、超导技术的应用301

第三节 光纤及其应用301

二、光纤通信302

三、光缆技术302

第四节 全息照相302

一、全息照相302

二、全息照片的拍摄303

三、全息图像的观察303

四、全息技术的应用304

第五节 宇称守恒与不守恒304

一、对称性304

二、宇称305

三、宇称守恒与不守恒305

一、粒子与反粒子306

第六节 粒子物理学基础306

二、粒子的产生及其性质307

三、粒子的种类308

四、粒子间的相互作用309

五、守恒与不守恒310

六、强子的夸克模型310

第七节 宇宙膨胀和大爆炸312

一、宇宙概况312

二、宇宙模型312

三、宇宙膨胀313

四、宇宙大爆炸313

附录一 基本物理常数315

附录二 希腊字母315