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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粘性流体的流动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26

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35

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

3.2两个同方向、同频率简谐振动的合成38

3.3波的产生与传播40

3.3.1机械波的产生与传播40

3.3.2波面和波线41

3.3.3波长、波速、波的周期和频率41

3.4平面简谐波的波动方程42

3.5波的强度与波的衰减44

3.5.1波的强度44

3.5.2波的衰减44

3.6波的干涉45

3.6.1波的叠加原理45

3.6.2波的干涉45

3.6.3驻波47

3.7声波49

3.7.1声压、声阻抗与声强49

3.7.2声波的反射与透射50

3.7.3听觉域51

3.7.4声强级与响度级52

3.8超声波54

3.8.1超声波的特性54

3.8.2超声波与物质的相互作用54

3.8.3超声波的产生与接收55

3.9超声波在医学上的应用55

习题59

第4章 分子运动理论63

4.1物质的微观结构63

4.2理想气体分子运动理论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

4.4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 静电场84

5.1电场 电场强度84

5.1.1电荷与库仑定律84

5.1.2电场与电场强度85

5.1.3场强叠加原理86

5.1.4电场强度的计算86

5.1.5电力线87

5.2高斯定理88

5.2.1电通量88

5.2.2高斯定理89

5.2.3高斯定理的应用90

5.3电势92

5.3.1静电场力所做的功与路径无关93

5.3.2电势能94

5.3.3电势95

5.3.4电势叠加原理95

5.3.5电势的计算96

5.3.6电场强度和电势的关系96

5.4电偶极子98

5.4.1电偶极子的场强98

5.4.2电偶极子的电势100

5.5静电场中的电介质101

5.5.1电介质的电极化现象101

5.5.2极化强度矢量102

5.5.3带电系统的能量103

5.5.4电场的能量104

5.6心电场和心电图105

5.6.1心肌细胞的电偶极矩105

5.6.2心电向量环105

5.6.3心电图106

习题107

第6章 稳恒磁场109

6.1磁场 磁感强度109

6.1.1基本磁现象 磁场109

6.1.2磁感应强度110

6.2毕奥—萨伐尔定律111

6.2.1毕奥—萨伐尔定律112

6.2.2毕奥—萨伐尔定律的应用113

6.3磁场的高斯定理117

6.3.1磁感应线117

6.3.2磁通量 磁场的高斯定理117

6.4安培环路定理120

6.4.1安培环路定理120

6.4.2安培环路定理的应用122

6.5磁场对电流的作用126

6.5.1磁场对载流导线的作用力126

6.5.2磁场对载流线圈的作用力矩128

6.5.3磁场对运动电荷的作用力129

6.5.4霍耳效应130

6.5.5介质中的磁场132

6.6生物磁效应136

6.6.1生物磁现象136

6.6.2磁场的生物效应138

习题139

第7章 稳恒电流144

7.1电流密度144

7.1.1电流与电流密度144

7.1.2欧姆定律的微分形式146

7.1.3金属的导电性147

7.1.4电解质的导电性149

7.2含源电路的欧姆定律 基尔霍夫定律150

7.2.1一段含源电路的欧姆定律150

7.2.2基尔霍夫定律151

7.2.3基尔霍夫定律推导定理155

7.3生物膜电位158

7.3.1能斯特方程158

7.3.2静息电位159

7.3.3动作电位160

习题161

第8章 波动光学163

8.1光的干涉163

8.1.1光的相干性163

8.1.2光程 光程差164

8.1.3杨氏双缝实验165

8.1.4洛埃德镜实验167

8.1.5薄膜干涉168

8.1.6等厚干涉170

8.2光的衍射172

8.2.1惠更斯—菲涅耳原理172

8.2.2单缝衍射173

8.2.3圆孔衍射175

8.2.4光栅衍射176

8.3光的偏振177

8.3.1自然光和偏振光177

8.3.2马吕斯定律178

8.3.3布儒斯特定律180

8.3.4光的双折射181

8.3.5物质的旋光性182

习题183

第9章 几何光学185

9.1球面折射185

9.1.1单球面折射185

9.1.2共轴球面系统188

9.2透镜189

9.2.1薄透镜成像公式189

9.2.2薄透镜组合190

9.2.3厚透镜192

9.2.4柱面透镜193

9.2.5透镜的像差194

9.3眼睛196

9.3.1眼的光学结构196

9.3.2眼的调节198

9.3.3眼的分辨本领及视力198

9.3.4眼的屈光不正及其矫正199

9.4几种医用光学仪器202

9.4.1放大镜202

9.4.2光学显微镜203

9.4.3纤镜206

*9.4.4特殊显微镜207

习题214

第10章 激光及其医学应用216

10.1激光的基本原理与激光器216

10.1.1光与物质的相互作用216

10.1.2激光产生条件218

10.1.3激光器219

10.2激光的特性222

10.2.1方向性好222

10.2.2亮度高、强度大222

10.2.3单色性好222

10.2.4相干性高223

10.3激光的医学应用及安全防护223

10.3.1激光的生物作用223

10.3.2激光医学简介226

10.3.3激光的临床应用简介227

10.3.4激光的安全防护229

习题230

第11章 量子力学基础232

11.1量子力学产生的实验基础232

11.1.1黑体辐射232

11.1.2光电效应236

11.1.3康普顿效应239

11.2玻尔的氢原子模型241

11.2.1原子光谱及其规律241

11.2.2卢瑟福的原子模型242

11.2.3玻尔的氢原子模型242

11.3物质波244

11.3.1物质波244

11.3.2电子衍射实验245

11.3.3物质波的统计解释246

11.4不确定关系247

11.4.1位置与动量的不确定关系247

11.4.2能量与时间的不确定关系248

11.5薛定谔方程250

11.5.1波函数及其物理意义250

11.5.2薛定谔方程251

11.5.3一维无限深方势阱253

11.5.4一维方势垒和隧穿效应255

11.6氢原子的能量和角动量量子化256

11.6.1氢原子的量子化条件257

11.6.2氢原子中电子的概率分布257

11.7电子自旋258

11.7.1原子的能级分裂258

11.7.2电子的自旋259

11.8多电子原子状态及元素周期律260

11.8.1多电子原子的状态260

11.8.2泡利不相容原理261

11.8.3能量最低原理和元素周期律262

11.9量子力学与医学263

习题264

第12章 X射线266

12.1 X射线的产生及强度与硬度266

12.1.1 X射线的产生266

12.1.2 X射线的强度与硬度267

12.2 X射线谱267

12.2.1连续X射线谱267

12.2.2标识谱269

12.3 X射线衍射269

12.4 X射线与物质的作用、衰减规律及应用270

12.4.1 X射线与物质的相互作用270

12.4.2 X射线的衰减270

12.4.3衰减系数的相关因素及应用271

12.4.4 X射线的医学应用简介272

习题272

第13章 原子核与放射性273

13.1原子核的基本性质273

13.1.1组成273

13.1.2质量亏损与结合能273

13.1.3核的大小及核力275

13.1.4原子核的能级、自旋、磁矩及宇称275

13.2原子核的放射性及其衰变规律276

13.2.1放射性衰变276

13.2.2衰变规律277

13.3射线与物质的相互作用278

1.3.3.1带电粒子与物质的相互作用278

13.3.2光子与物质的相互作用279

13.3.3中子与物质的相互作用279

13.4射线的剂量、防护及医学应用280

13.4.1射线的剂量280

13.4.2辐射防护281

13.4.3放射性核素的医学应用281

习题281

第14章 核磁共振283

14.1核磁共振的基本概念283

14.1.1原子核的磁矩283

14.1.2磁矩受外磁场的作用285

14.1.3核磁共振286

14.1.4弛豫过程和弛豫时间T1、T2288

14.2核磁共振谱290

14.2.1化学位移290

14.2.2自旋—自旋劈裂292

14.2.3磁共振波谱仪292

14.3磁共振成像原理294

14.3.1磁共振成像的基本方法294

14.3.2人体的磁共振成像297

14.3.3磁共振成像系统298

14.4氢核三种图像的获取及进行诊断的物理学依据300

14.4.1如何产生氢核密度？和T1，T2加权图像300

14.4.2磁共振成像临床诊断的物理学依据302

习题303

基本物理常量304

参考文献305