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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 CT 275

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 CT 293

二、正电子发射型 CT 294

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