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第一章 力学的基本定律 1

第一节　单位和量纲 1

一、单位 1

二、量纲 1

第二节　质点的平面运动 2

一、参照系 2

二、位置矢量和位移 2

三、平均速度和瞬时速度 3

四、平均加速度和瞬时加速度 3

五、法向加速度与切向加速度 3

六、匀加速直线运动 3

第三节　质点动力学的基本定律 4

一、牛顿运动定律 4

二、动能定理和机械能守恒定律 5

三、动量定理和动量守恒定律 7

第四节　刚体的转动 8

一、刚体定轴转动的运动学 8

二、转动动能和转动惯量 10

三、刚体定轴转动定律 12

四、刚体定轴转动的功和能 14

五、角动量和角动量守恒定律 15

六、进动现象 18

第五节　物质的弹性和黏弹性 19

一、物体形变 19

二、应变和应力 19

三、弹性模量 20

四、弹性势能 22

五、肌肉和骨骼的弹性 23

六、黏弹性物质 24

第六节　狭义相对论 25

一、伽利略变换式 25

二、狭义相对论的基本原理 27

三、狭义相对论的时空观 28

四、光的多普勒效应 30

五、相对论性动量和能量 31

第二章　流体的运动 35

第一节　理想流体 35

一、理想流体 35

二、定常流动 36

第二节　连续性方程 37

一、连续性方程的推导 37

二、连续性方程的医学应用 39

第三节　柏努利方程 39

一、柏努利方程 39

二、柏努利方程的应用 43

第四节　黏性流体的流动 46

一、层流和湍流 46

二、牛顿黏滞定律 47

三、雷诺数 48

四、黏性流体的流动规律 49

五、黏性流体在医学中的应用 53

第三章　液体的表面现象 57

第一节　液体的表面张力 57

一、液体的表面层 57

二、液体的表面张力 58

三、表面活性物质与表面吸附 60

四、固体的表面吸附 61

第二节　弯曲液面的附加压强 61

一、任意弯曲液面内外压强差 62

二、球形液面的附加压强 63

三、肺泡的附加压强与表面活性物质 64

第三节 毛细现象和气体栓塞 65

一、润湿现象 65

二、毛细现象 66

三、气体栓塞 68

第四章　振动和波动及超声波成像的物理原理第一节　简谐振动 71

一、简谐振动的运动方程 71

二、简谐振动的特征量 73

三、简谐振动的矢量表示法 75

四、简谐振动的能量 76

第二节 阻尼振动、受迫振动和共振 78

一、阻尼振动 78

二、受迫振动和共振 80

第三节　简谐振动的合成 80

一、两个同方向、同频率简谐振动的合成 80

二、同方向不同频率简谐振动的合成 82

三、频谱分析 85

四、两个同频率、互相垂直简谐振动的合成 87

五、相互垂直不同频率简谐振动的合成 89

第四节　简谐波 90

一、机械波的产生 90

二、波的几何描述 91

三、波的频率、波长和波速 91

四、简谐波的波动方程 92

五、简谐波的能量与强度 96

第五节　惠更斯原理及其应用 100

一、惠更斯原理 100

二、解释波的衍射现象 101

三、波的折射的解释 102

第六节　波的干涉 103

一、波的叠加原理 103

二、波的干涉 103

三、驻波 105

四、声源物体的固有频率 107

第七节　声波和超声波 109

一、声速、声压和声阻 109

二、声强、声强级和响度级 111

三、声波的反射和折射 114

第八节　多普勒效应 116

一、波源和观察者在其连线上运动 116

二、波源和观察者的运动不在其连线上 117

三、多普勒效应的应用 118

第九节　超声波及其医学应用 119

一、超声波的产生和探测 119

二、超声波的特性及其对物质的作用 119

三、超声波在医学中的应用 121

第五章　生物热力学基础 126

第一节　热力学的基本概念 126

一、热力学系统 126

二、状态与过程 127

三、功和热量 128

第二节　热力学第一定律 129

一、热力学第一定律的表达式 129

二、第一类永动机 130

第三节　热力学第一定律的应用 130

一、等容过程 131

二、等压过程 131

三、等温过程 133

四、绝热过程 133

第四节　热力学第二定律 135

一、热力学第二定律的表述 135

二、第二定律的统计意义和适用范围 137

第五节　生物热力学 138

一、人体代谢过程中的能量转换 138

二、生物系统与热力学 139

第六章　静电场与心电图 141

第一节　电场与电场强度 141

一、电荷以及电荷守恒定律 141

二、库仑定律 142

三、电场与电场强度 142

四、场强的叠加原理 143

五、点电荷及点电荷系的场强 143

六、电场的几何描述 145

第二节　高斯定理 147

一、高斯定理 147

二、高斯定理的小结 148

三、高斯定理的应用 149

第三节 电场力作功与电势 151

一、静电场力作功 151

二、静电场中的电势能 153

三、电势和电势差 153

四、点电荷及点电荷系电场电势的计算 154

五、等势面和电势梯度 156

第四节　电偶极子电场 157

一、电偶极子 157

二、电偶极子电场的电势 158

三、均匀电场中的电偶极子 159

四、电偶层 159

第五节　静电场中的电介质 161

一、电介质及其极化 161

二、均匀电介质中的静电场 163

三、介电常数 164

第六节　静电场的能量 165

一、电容器 165

二、电容器中的电场能量 166

三、静电场的能量和能量密度 167

第七节　人体心电的物理原理 169

一、心电场 169

二、心电图波的形成 171

第七章　直流电 178

第一节　稳恒电流 178

一、电流密度 178

二、欧姆定律的微分形式 179

三、电解质导电 180

第二节　电源电动势 182

一、电源电动势 182

二、含源电路的欧姆定律 183

第三节　基尔霍夫定律及其应用 185

一、基尔霍夫第一定律 185

二、基尔霍夫第二定律 185

三、基尔霍夫定律的应用 186

第四节 电容器的充电及放电过程 189

一、放电过程 190

二、充电过程 191

三、时间常数 191

第五节　电泳和电渗 192

一、电泳 192

二、电渗 192

第八章　电磁现象 195

第一节　磁感应强度 195

一、磁感应强度 195

二、磁场的几何描述 196

三、磁场中的高斯定理 197

第二节　稳恒电流产生的磁场 197

一、毕奥-沙伐尔定律 197

二、毕奥-沙伐尔定律的应用 198

三、安培环路定律及应用 201

第三节　磁场对电流的作用 203

一、磁场对运动电荷的作用 203

二、洛伦兹力的应用 203

三、磁场对电流的作用 205

第四节　磁介质 207

一、磁介质中的磁场 207

二、磁介质的微观结构与分类 208

第五节　RL电路的暂态过程及磁场的能量 211

一、RL电路的暂态过程 211

二、磁场的能量 212

第六节　电磁振荡和电磁波 213

一、麦克斯韦电磁场理论的两个基本概念 213

二、电磁波和电磁波谱 214

三、紫外线和高频电的医疗应用 217

第七节　生物磁场和磁场的生物效应 219

一、生物磁场 219

二、磁场的生物效应 220

第九章　波动光学 223

第一节　光的干涉 223

一、相干光源及相干光 223

二、光程及干涉理论 224

三、干涉理论的应用 227

第二节　光的衍射 235

一、惠更斯-菲涅耳原理 235

二、凸透镜的特点 236

三、单缝衍射 237

四、圆孔衍射 240

五、光栅衍射 241

六、光学仪器的分辨本领 245

第三节　光的偏振 246

一、偏振光和自然光 247

二、偏振光的产生 248

三、马吕斯定律 250

第四节　物质的旋光性 252

一、旋光物质 252

二、旋光规律 252

三、测量仪器 253

第五节　光的吸收和散射 253

一、光的吸收 254

二、光的散射 255

第十章　几何光学 259

第一节　球面折射 259

一、单球面折射 259

二、共轴球面系统 262

第二节　薄透镜的成像公式 263

一、薄透镜成像公式 263

二、薄透镜的组合 264

三、透镜的像差 265

第三节　厚透镜的作图求像 267

一、共轴球面系统的三对基点 267

二、作图法求像的规定 268

第四节　眼睛的光学性质 268

一、眼睛的结构 268

二、眼睛的光学性质 269

三、眼睛的屈光不正及其矫正 271

第五节　光学仪器 275

一、光学仪器的放大率 275

二、放大镜的角放大率 275

三、显微镜的成像原理 276

四、几种特殊的显微镜 279

五、检眼镜与纤镜 280

第十一章　原子核和放射性核素成像的物理原理第一节　原子核的基本性质 283

一、原子核的组成 283

二、原子核的质量 284

三、原子核的大小 285

四、原子核的角动量和磁矩 285

五、原子核的稳定性 286

第二节　原子核的衰变 288

一、α衰变 288

二、β衰变 289

三、γ衰变和内转换 292

四、衰变纲图 293

第三节 放射性核素的衰变规律 293

一、衰变规律 293

二、半衰期和平均寿命 294

三、放射性活度 294

四、两级串连衰变 296

第四节　射线与物质的相互作用 297

一、带电粒子与物质的相互作用 297

二、光子与物质的相互作用 301

三、中子与物质的相互作用 303

第五节　辐射剂量 304

一、X射线和γ射线的照射量 304

二、吸收剂量 305

三、相对生物效应系数和剂量当量 305

第六节　射线探测器 306

一、气体电离探测器 307

二、闪烁探测器 308

三、半导体探测器 309

四、热释光剂量计 310

第七节 原子核技术在医学上的应用 310

一、放射治疗 310

二、射线成像 311

三、射线分析 311

第八节　核医学影像技术 312

一、γ照相机 312

二、正电子发射断层成像 314

三、SPECT成像 315

第十二章　光谱与激光在医学中的应用第一节　光谱 317

第二节　原子光谱 318

一、原子的光学光谱 319

二、标识伦琴射线谱 319

第三节　分子光谱 320

一、分子光谱的特点与分子内部运动的关系 320

二、分子的转动能级和转动光谱 322

三、分子的振动能级和振转光谱 323

四、分子的电子振转光谱 324

五、红外吸收光谱 325

六、光谱分析原理 326

第四节　红外线和紫外线 327

一、红外线 327

二、紫外线 328

第五节　激光 329

一、激光产生的原理 329

二、氦氖激光器 330

三、红宝石激光器 331

四、几种常见的医用激光器 332

五、激光的特点 333

第六节　激光的生物作用 333

一、热效应 334

二、压强效应 334

三、光化效应 335

四、电磁效应 335

五、弱激光的刺激作用 336

第七节　激光的医学应用 336

一、激光诊断与检测 336

二、激光治疗 338

第十三章　X射线成像的物理原理第一节 X射线的发现及其基本性质 341

一、X射线的发现 341

二、基本性质 342

三、X射线的发生装置 342

四、X射线的强度和硬度 344

第二节　X射线谱 345

一、X射线谱的特性 346

二、连续X射线谱 347

三、标识X射线谱 349

四、X射线结构分析 350

第三节　X射线的吸收 350

一、单色X射线吸收的宏观规律 351

二、连续X射线吸收的宏观规律 354

三、X射线吸收的微观机制 355

第四节　X射线在医学中的应用 357

一、放射治疗 357

二、临床诊断 358

三、X射线断层摄影术 359

四、计算机断层摄影术（X-CT） 360

第五节 X射线计算机断层摄影术 361

一、CT的成像原理 362

二、图像重建方法 365

三、CT装置 370

四、使用和分析 373

五、CT的分类及扫描方式 379

第十四章　磁共振成像的物理原理第一节　磁共振基本原理 387

一、在磁场中的原子核 387

二、拉莫尔关系式 388

三、核磁共振 389

第二节 磁共振成像（MRI） 389

一、磁共振成像 389

二、磁化和弛豫 390

第三节 质子密度T1、T2加权图像 392

一、质子密度加权图像 393

二、T1加权图像 393

三、T2加权图像 393

第四节　MRI成像方法 394

一、自旋回波成像法 394

二、反转恢复成像法 395

三、快速成像法 395

第五节 核磁共振成像及医学应用 396

一、MRI的特点 396

二、MRI的医学应用 396

第十五章 量子物理学基础 398

第一节　热辐射 398

一、基尔霍夫辐射定律 398

二、黑体辐射定律 400

三、普朗克的量子假设 401

四、热辐射在医学中的应用 403

第二节　非温度辐射 403

一、荧光、磷光和荧光分析 404

二、荧光灯 405

三、紫外线灯 405

第三节　光度学基础及眼的视觉 405

一、辐射通量、视见度函数 405

二、光通量、发光强度与照度 406

三、眼的视觉 407

第四节　光的量子性 409

一、光电效应 409

二、爱因斯坦光电效应方程式 411

三、光子的质量与动量 411

四、康普顿效应 413

第五节　微观粒子的波动性 414

一、德布洛意波 414

二、物质波的统计解释 415

三、测不准关系 416

第六节 波函数及薛定谔方程 417

一、波函数 417

二、薛定谔方程的建立 418

三、一维势阱中的粒子 420

第七节　类氢原子的能级 421

一、能量量子化 422

二、角动量量子化 422

三、空间量子化 422

四、电子的自旋 423

第八节　量子生物学简介 424

一、量子生物学的基本方法 424

二、能量指数和结构指数 428

三、核酸的结构与功能 429

四、蛋白质的结构和性质 432

五、量子生物学的其他研究实例 433

主要参考文献 438

习题答案 439

附录 446

附录A　国际单位制 446

附录B　基本物理常数 449