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绪论 1

一、物理学是自然科学的先锋 1

二、物理学是推动医学发展的主要力量 1

三、物理学和生命科学的关系 2

第一章 生物力学 3

第一节 应变和应力 3

一、应 变 3

二、应力 4

第二节 弹性模量 5

一、弹性和塑性 6

二、弹性模量 6

第三节 骨与肌肉的力学特性 8

一、骨骼的力学性质 9

二、肌肉的力学特性 11

一、有限元分析法 13

第四节 应力分析与测量 13

二、应力测量 14

第五节 生物材料的粘弹性 17

一、生物材料的结构特点 17

二、生物材料的粘弹性 17

三、粘弹性材料的力学模型 19

习 题 20

科学家介绍——牛顿的故事 21

今日物理趣闻混沌理论 22

第二章 流体力学 25

第一节 理想流体稳定流动 25

一、理想流体 25

二、稳定流动 25

三、连续性方程 26

第二节 伯努利方程 27

一、伯努利方程 27

二、伯努利方程的应用 29

一、层流和湍流 31

第三节 粘性流体的流动 31

二、牛顿粘滞定律 32

三、雷诺数 33

第四节 粘性流体的运动规律 34

一、粘性流体的伯努利方程 34

二、泊肃叶定律 34

三、斯托克司定律 36

第五节 血液在循环系统中的流动 37

一、血液的组成及特性 37

二、心脏做功 38

三、血流速度分布 39

四、血流过程中的血压分布 40

习 题 41

霍金 42

黑洞理论 42

第一节 简谐振动 44

一、简谐振动方程 44

第三章 振动与波动 44

二、简谐振动的特征量 45

三、简谐振动的矢量图示法 46

四、简谐振动的能量 46

第二节 阻尼振动、受迫振动和共振 48

一、阻尼振动 48

二、受迫振动 49

三、共振 50

一、两个同方向、同频率简谐振动的合成 51

第三节 简谐振动的合成 51

二、同方向、不同频率的简谐振动的合成 52

三、谐振分析 53

四、两个同频率、互相垂直的简谐振动的合成 54

第四节 机械波 55

一、机械波的产生 55

二、波面和波线 56

三、波速、波长、波的周期和频率 56

一、波函数 57

第五节 简谐波 57

二、波动方程 58

第六节 波的能量 58

一、波的能量和强度 58

二、波的衰减 59

第七节 波的干涉 60

一、惠更斯原理 60

二、波的叠加原理 61

三、波的干涉 61

四、调幅波 62

五、驻 波 63

习 题 65

扫描隧道显微镜 67

路易斯·德布罗意 67

第四章 超声医学的物理基础 69

第一节 声波 69

一、声压和声强 69

二、听觉区域 74

三、声强级和响度级 75

第二节 多普勒效应 77

一、多普勒效应 77

二、冲击波 79

第三节 超声波及其医学应用 79

一、超声波的特性 79

二、超声波的产生与探测 80

三、超声波在医学中的应用 81

习 题 84

近代物理小知识红移理论 84

科学家简介——哈勃（1889～1953） 85

第五章 静电场 86

第一节 电场电场强度 86

一、电荷库仑定律 86

二、电场与电场强度 87

四、电场强度的计算 88

三、场强叠加原理 88

第二节 高斯定理 89

一、电场线和电通量 89

二、高斯定理 90

三、高斯定理的应用举例 92

第三节 电势 93

一、静电场的环路定理 93

二、电势 94

三、电势叠加原理 95

四、电场强度与电势的关系 96

第四节 电偶极子电偶层 97

一、电偶极子的电场 97

二、电偶层 98

第五节 静电场中的电介质 99

一、电介质的极化 99

二、电介质中的静电场 101

三、电位移有介质存在时的高斯定理 102

四、电容器及其电容 104

五、静电场的能量 104

第六节 心电知识 106

一、心电场 106

二、心电图 108

三、心电图导联 108

习题 109

玻 尔 110

宇宙大爆炸 111

第六章 稳恒磁场 112

第一节 磁场磁感应强度 113

一、磁感应强度 113

二、磁通量磁场中的高斯定理 114

第二节 电流的磁场 115

一、毕奥－萨伐尔定律 115

二、毕奥－萨伐尔定律的应用 115

第三节 安培环路定理 119

第四节 磁场对电流的作用 120

一、磁场对运动电荷的作用 120

二、磁场对载流导线的作用 121

三、载流线圈所受磁力矩 121

四、霍尔效应 123

五、质谱仪和回旋加速器 125

六、电磁泵和电磁船 126

七、磁流体发电 127

八、生物医学电磁传感器 127

第五节 磁介质 128

一、介质中的磁场 128

二、顺磁质、抗磁质、铁磁质 129

三、超导体及其磁学特性 130

第六节 磁场的生物效应 132

一、生物磁现象 132

三、生物磁场的测定 133

二、磁场的生物效应 133

习题 134

麦克斯韦 136

第七章 几何光学 141

第一节 球面折射 141

一、单球面折射 141

二、共轴球面系统 143

一、薄透镜成像公式 144

第二节 透镜 144

二、薄透镜组合 146

三、厚透镜 147

四、柱面透镜 149

五、透镜的像差 149

第三节 眼睛 150

一、眼的光学结构 150

二、眼的调节 152

三、眼的分辨本领及视力 152

四、眼的屈光不正及其矫正 153

第四节 几种医用光学仪器 155

一、放大镜 155

二、光学显微镜 156

三、纤镜 159

四、特殊显微镜 159

习题 164

一个完完全全的理论家 165

最伟大的物理学家 165

相对论 166

第八章 X射线 168

第一节 X射线的产生 168

一、X射线的产生装置 168

二、X射线的强度和硬度 170

第二节 X射线谱 171

一、连续X射线谱 171

二、标识X射线谱 172

一、X射线的基本性质 173

第三节 X射线的基本性质 173

二、X射线的衍射 174

第四节 X射线的衰减规律 175

一、单色X射线的衰减规律 175

二、衰减系数与波长、原子序数的关系 176

第五节 X射线的医学应用 177

一、治疗 177

二、诊断 178

三、X-CT 179

习题 185

伦琴，X射线的发现 185

第九章 原子核和放射性 187

第一节 原子核的基本性质 187

一、原子核的组成、质量和大小 187

二、原子核的自旋 188

三、原子核的核力、结合能及质量亏损 188

一、α衰变 189

第二节 原子核的衰变类型 189

二、β衰变 190

三、γ衰变和内转换 191

第三节 原子核的衰变规律 193

一、衰变规律 193

二、半衰期 193

三、放射性活度 195

四、放射性平衡 195

第四节 射线与物质的相互作用 196

一、带电粒子与物质的相互作用 196

二、光子与物质的相互作用 197

三、中子与物质的相互作用 197

第五节 辐射剂量与防护及测量原理 198

一、辐射剂量及其单位 198

二、辐射防护 200

三、射线测量原理 200

二、放射诊断 201

一、示踪的原理 201

第六节 放射性核素在医学上的应用 201

三、放射治疗 205

习 题 206

科学家介绍——居里夫妇 207

今日物理趣闻 208

第十章 激光及其医学应用 212

第一节 激光的基本原理 212

一、粒子的能级与辐射跃迁 212

二、粒子数按能级的分布 213

三、光学谐振腔 214

四、激光器与激光 215

第二节 激光的特性 216

一、方向性好 217

二、亮度高，强度大 217

三、单色性好 217

四、相干性好 217

第三节 激光的医学应用 218

五、偏振性好 218

一、激光的生物作用 219

二、激光在基础医学研究中的应用 221

三、激光的临床应用 223

四、医用激光器 224

五、激光的危害与防护 224

习题 225

激光冷却与捕陷原子 225

自由电子激光 226

第十一章 核磁共振 227

第一节 核磁共振的基本概念 228

一、原子核的磁矩 228

二、核磁共振条件和拉莫尔方程 230

三、弛豫过程和弛豫时间 232

第二节 核磁共振谱 234

一、谱线宽度 234

三、自旋－自旋劈裂 235

二、化学位移 235

第三节 磁共振成像原理 236

一、磁共振成像的基本方法 236

二、人体的磁共振成像 237

三、如何产生氢核密度ρ和T1、T2加权图像 239

四、磁共振成像临床诊断的物理学依据 241

五、磁共振成像系统 243

第三节 磁共振技术在医学中的应用 244

一、临床诊断应用 244

二、医学研究应用 244

习题 245

英国物理学家霍金展望科技未来 245

附 录 246

附录一国际单位制（SI） 246

附录二一些单位的换算关系 247

附录三基本物理常数 247