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绪论1

一、物理学的研究对象、研究方法与发展趋势1

二、物理学与医学的关系、医用物理学简介3

三、医用物理学课程的教学目标与学习方法4

第一章 医用力学基础5

第一节 刚体的定轴转动5

一、描述刚体转动的物理量5

二、转动动能和转动惯量8

三、力矩和转动定律9

四、刚体的角动量11

五、刚体的进动13

第二节 应力 应变 弹性模量14

一、应力14

二、应变15

三、弹性模量16

第三节 骨骼与肌肉的力学性质17

一、骨骼的力学性质17

二、肌肉的力学性质19

第四节 作用于骨骼上的力21

一、人体平衡的力学条件21

二、人体中的杠杆作用22

三、作用在髋关节上的力25

四、作用在脊柱上的力26

习题一27

第二章 振动29

第一节 简谐振动29

一、简谐振动方程29

二、简谐振动的特征量30

三、简谐振动的矢量图示法32

四、简谐振动的能量33

第二节 阻尼振动 受迫振动 共振34

一、阻尼振动34

二、受迫振动35

三、共振36

第三节 简谐振动的合成37

一、两个同方向、同频率简谐振动的合成37

二、两个同方向、不同频率简谐振动的合成38

三、振动谱39

四、两个同频率、互相垂直的简谐振动的合成40

第四节 振动在医学中的应用41

一、机械振动对人体的生物效应41

二、振动测量技术在医疗上的应用43

习题二45

第三章 波动 声波47

第一节 波动方程47

一、机械波的产生47

二、波面 波线48

三、波速、波长、周期和频率48

四、波函数49

第二节 波的能量52

一、波的能量 能量密度52

二、波的强度 能流密度54

三、波的衰减54

第三节 惠更斯原理与波的干涉55

一、波的叠加原理55

二、惠更斯原理55

三、波的干涉56

四、驻波58

第四节 声波60

一、声速61

二、声压和声阻61

三、声强和声强级62

四、响度级和等响曲线64

第五节 多普勒效应65

第六节 超声波及其医学应用67

一、超声波的产生和接收67

二、超声波的特性68

三、超声波在医学中的应用70

习题三73

第四章 液体的流动74

第一节 理想液体的流动74

一、理想液体的定常流动74

二、液流连续性原理75

第二节 伯努利方程及其应用77

一、伯努利方程77

二、伯努利方程的应用79

第三节 实际液体的流动81

一、实际液体的黏性与黏度81

二、血液的黏度82

三、实际液体的伯努利方程83

四、湍流与雷诺数84

第四节 泊肃叶定律85

一、泊肃叶定律85

二、血液的流动及血压在血流过程中的分布88

第五节 斯托克斯定律89

习题四90

第五章 液体的表面现象93

第一节 表面张力和表面能93

一、表面张力93

二、液体的表面层和表面能95

第二节 弯曲液面的附加压强98

一、弯曲液面的附加压强98

二、液泡内外的压强差99

第三节 毛细现象 气体栓塞100

一、润湿作用100

二、毛细现象101

三、气体栓塞102

第四节 表面吸附和表面活性物质103

习题五106

第六章 气体动理论与热力学定律108

第一节 气体动理论108

一、气体动理论的基本概念108

二、理想气体物态方程110

三、理想气体的压强公式111

四、理想气体的能量公式113

五、麦克斯韦速率分布律117

六、玻耳兹曼能量定律119

七、气体的溶解 高压氧疗120

第二节 热力学第一定律121

一、热力学系统与平衡态121

二、准静态过程122

三、功、热量和内能122

四、热力学第一定律125

第三节 理想气体的热力学过程126

一、等体过程126

二、等压过程126

三、等温过程127

四、绝热过程128

第四节 热力学第一定律的应用130

一、人体的能量交换与基础代谢130

二、体温的恒定和控制131

三、卡诺循环132

四、制冷机134

第五节 热力学第二定律136

一、可逆过程与不可逆过程136

二、热力学第二定律137

三、卡诺定理138

四、熵的概念与熵增原理138

五、生命系统的熵变140

六、热力学第二定律的统计意义141

习题六143

第七章 真空中的静电场144

第一节 电场 电场强度144

一、电荷 库仑定律144

二、电场与电场强度145

三、场强叠加原理147

第二节 高斯定理149

一、电场线149

二、电场强度通量150

三、高斯定理151

四、高斯定理应用举例152

第三节 静电场力的功 电势156

一、静电场力的功156

二、静电场的环路定理157

三、电势能 电势 电势差157

四、电势的计算158

五、等势面 场强与电势的关系160

第四节 电偶极子 电偶层163

一、电偶极子电场的电势163

二、电偶层164

第五节 静电场中的电介质164

一、电介质的极化165

二、电介质中的静电场167

第六节 心电知识168

一、心电的产生和心电偶168

二、空间心电向量环169

三、心电图导联170

习题七171

第八章 恒定电流173

第一节 电流的描述173

一、电流线173

二、电流173

三、电流密度175

四、恒定电流176

第二节 欧姆定律177

一、物质的导电性与超导现象177

二、欧姆定律178

第三节 含源电路的欧姆定律179

一、一段含源电路的欧姆定律179

二、闭合电路的欧姆定律180

第四节 基尔霍夫电路方程181

一、节点电流方程181

二、回路电压方程181

第五节 直流电在医学中的应用183

一、人体的导电性183

二、直流电对机体的作用184

三、离子透入疗法185

习题八185

第九章 电磁现象188

第一节 磁场 磁感应强度 磁通量188

一、磁场188

二、磁感应强度189

三、磁通量189

第二节 电流的磁场191

一、毕奥-萨伐尔定律191

二、安培环路定理194

第三节 磁场对电流的作用197

一、磁场对运动电荷的作用197

二、磁场对载流导线的作用200

三、磁场对载流线圈的作用 磁矩201

第四节 磁介质202

一、磁介质202

二、顺磁质和抗磁质的磁化机制203

三、铁磁质204

第五节 电磁感应205

一、电磁感应定律205

二、动生电动势207

三、感生电动势 感生电场208

四、自感 互感209

第六节 磁场的医学应用211

一、生物的磁场现象211

二、磁场的生物效应212

三、磁场疗法213

四、核磁共振213

习题九214

第十章 波动光学216

第一节 光的干涉216

一、光的相干性216

二、光程 光程差217

三、杨氏双缝干涉218

四、劳埃德镜220

五、薄膜干涉221

六、等厚干涉223

七、迈克耳孙干涉仪225

第二节 光的衍射226

一、单缝衍射227

二、圆孔衍射230

三、光栅衍射231

第三节 光的偏振232

一、自然光和偏振光232

二、起偏与检偏 马吕斯定律233

三、部分偏振光的获得 布儒斯特定律235

四、光的双折射现象与二向色性235

五、物质的旋光性238

第四节 波动光学的应用239

一、CD播放原理239

二、计算机芯片的制作240

三、糖量计241

习题十242

第十一章 几何光学244

第一节 球面折射244

一、单球面的折射244

二、共轴球面系统246

第二节 透镜247

一、薄透镜成像公式247

二、透镜组合249

三、像差249

第三节 共轴球面系统的基点和成像公式250

一、共轴球面系统的三对基点251

二、作图成像法252

三、成像公式252

第四节 眼睛253

一、眼球的结构简介253

二、眼睛的光学系统253

三、眼的分辨本领254

四、眼的调节及非正常眼的矫正256

第五节 放大镜 显微镜259

一、放大镜259

二、显微镜259

三、显微镜的分辨本领260

四、电子显微镜261

第六节 纤镜262

一、光学纤维导光原理263

二、纤镜及其医疗应用264

习题十一264

第十二章 X射线266

第一节X射线的基本性质266

第二节X射线的产生267

第三节X射线的强度和硬度268

一、X射线的强度268

二、X射线的硬度268

第四节X射线谱269

一、连续X射线谱269

二、标识X射线谱270

第五节X射线的吸收271

第六节 医用X射线透视与摄影装置274

一、医用X射线透视装置274

二、医用X射线摄影装置275

第七节X射线CT简介276

一、X射线CT装置成像基本原理276

二、X射线CT装置的基本结构279

三、X射线CT的图像特点与临床应用281

习题十二281

第十三章 原子核和放射性283

第一节 原子核的结构与基本性质283

一、原子核的组成283

二、原子核的大小与密度285

三、结合能 原子核的稳定性285

四、原子核的自旋和磁矩287

五、核力288

第二节 原子核的放射性衰变289

一、α衰变290

二、β衰变和电子俘获290

三、γ衰变和内转换292

第三节 核衰变的规律292

一、核衰变定律292

二、半衰期和平均寿命293

三、统计涨落现象295

四、放射性活度296

五、级联衰变和放射平衡297

第四节 射线与物质的相互作用300

一、带电粒子与物质的相互作用301

二、光子与物质的相互作用302

三、中子与物质的相互作用303

第五节 射线的探测、剂量与防护304

一、射线的探测304

二、射线的剂量307

三、剂量当量308

四、有效剂量309

五、天然本底辐射310

六、辐射防护311

第六节 放射性核素的医学应用314

一、放射治疗与γ刀314

二、示踪原子316

三、放射性核素成像316

习题十三319

第十四章 量子力学基础321

第一节 光的波粒二象性321

一、黑体辐射321

二、光电效应323

三、康普顿效应324

第二节 氢原子结构的玻尔理论325

一、氢原子光谱的规律性325

二、玻尔的氢原子理论326

第三节 微观粒子的波粒二象性328

一、德布罗意波328

二、电子衍射329

三、不确定关系330

第四节 薛定谔方程331

一、薛定谔方程的建立331

二、一维无限深势阱333

三、势垒 隧道效应335

四、扫描隧穿显微镜336

五、薛定谔方程在原子分子中的应用336

第五节 激光338

一、激光的产生338

二、光学谐振腔340

三、激光的特点341

四、激光的生物效应341

五、激光在医学中的应用345

习题十四346

第十五章 狭义相对论和广义相对论347

第一节 伽利略变换348

一、经典力学的绝对时空观和相对性原理348

二、伽利略变换348

第二节 狭义相对论基本原理350

一、迈克耳孙-莫雷实验350

二、狭义相对论的基本原理351

三、洛伦兹变换352

四、洛伦兹速度变换354

第三节 狭义相对论的时空观356

一、时间延缓356

二、长度收缩358

三、同时性的相对性359

四、因果律和信号速度359

五、光的多普勒效应360

第四节 相对论动力学361

一、动量和质量361

二、力和动能363

三、质能关系364

四、能量和动量的关系364

第五节 广义相对论简介365

一、等效原理366

二、广义相对性原理367

三、引力场的时空特性367

四、引力坍缩与黑洞369

五、引力波369

习题十五370

附录A国际单位制371

附录B常用物理学常量373

习题参考答案374

参考文献375