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绪论1

一、物理学的研究对象1

二、物理学与生命科学的关系1

三、物理学的研究方法及其科学思维2

第一章 力学基本定律3

第一节 质点的运动3

一、位移 运动方程3

二、速度 加速度4

第二节 牛顿运动规律5

一、牛顿运动定律5

二、力学单位的国际单位制和量纲6

三、惯性系和非惯性系6

第三节 功和能能量守恒定律8

一、功8

二、动能 势能8

三、功能原理 时间平移对称性与能量守恒定律9

第四节 动量 动量守恒定律10

一、冲量与动量10

二、空间平移对称性与动量守恒定律11

三、碰撞12

第五节 刚体的转动13

一、刚体的定轴转动13

二、转动定律14

三、角动量 空间旋转对称性与角动量守恒定律15

四、旋进16

第六节 超重和失重17

一、超重17

二、失重17

思考题与习题一18

第二章 物体的弹性20

第一节 线应变与正应力20

一、线应变20

二、正应力20

三、正应力与线应变的关系21

四、弯曲23

第二节 切应变与切应力24

一、切应变24

二、切应力24

三、切应力与切应变的关系25

四、扭转25

第三节 体应变与体应力26

一、体应变26

二、体应力26

三、体应变与体应力的关系26

第四节 生物材料的黏弹性27

一、生物材料的结构特点27

二、生物材料的黏弹性27

思考题与习题二28

第三章 流体的运动29

第一节 理想流体稳定流动29

一、理想流体的描述29

二、稳定流动29

三、连续性方程30

第二节 理想流体的伯努利方程31

一、伯努利方程31

二、伯努利方程的应用32

第三节 黏性流体的流动34

一、层流和湍流34

二、牛顿黏滞定律35

三、雷诺数36

第四节 黏性流体的流动规律37

一、黏性流体的伯努利方程37

二、泊肃叶定律37

三、斯托克司定律38

四、超流动性 流动相似性39

第五节 血液在循环系统中的流动40

一、血液的组成及特性40

二、心脏做功41

三、血流速度分布42

四、血流过程中的血压分布42

思考题与习题三43

第四章 振动45

第一节 简谐振动45

一、简谐振动方程45

二、简谐振动的特征量46

三、简谐振动的矢量图示法46

四、简谐振动的能量47

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

第三节 简谐振动的合成50

一、两个同方向、同频率简谐振动的合成50

二、同方向、不同频率的简谐振动的合成51

三、谐振分析52

四、两个同频率、互相垂直的简谐振动的合成53

思考题与习题四54

第五章 机械波56

第一节 机械波56

一、机械波的产生56

二、波面和波线56

三、波速 波长 波的周期和频率57

第二节 简谐波57

一、波函数57

二、波动方程58

第三节 波的能量58

一、波的能量和强度58

二、波的衰减59

第四节 波的干涉60

一、惠更斯原理60

二、波的叠加原理60

三、波的干涉61

四、调幅波62

五、驻波62

第五节 声波65

一、声压和声强65

二、听觉域66

三、声强级和响度级67

第六节 多普勒效应67

一、多普勒效应67

二、冲击波68

第七节 超声波及其医学应用69

一、超声波的特性69

二、超声波的产生与探测69

三、超声波在医学中的应用70

四、次声波72

思考题与习题五73

第六章 分子动理论74

第一节 物质的微观结构74

第二节 理想气体分子动理论75

一、理想气体状态方程75

二、理想气体微观模型75

三、理想气体的压强公式76

四、理想气体的能量公式77

五、理想气体定律的推导78

第三节 气体分子速率分布律和能量分布律79

一、麦克斯韦速率分布定律79

二、平均自由程和平均碰撞频率81

三、玻耳兹曼能量分布定律82

第四节 输运过程82

一、热传导83

二、扩散83

三、透膜输运84

第五节 液体的表面现象85

一、表面张力和表面能85

二、曲面下的附加压强87

三、毛细现象和气体栓塞88

四、表面活性物质与表面吸附90

思考题与习题六90

第七章 热力学基础92

第一节 热力学的一些基本概念92

一、热力学系统92

二、准静态过程92

第二节 热力学第一定律93

一、功 热量 内能93

二、热力学第一定律93

第三节 热力学第一定律的应用94

一、等体过程94

二、等压过程95

三、等温过程96

四、绝热过程96

五、人体的能量交换97

第四节 循环过程 卡诺循环98

一、循环过程和热机效率98

二、卡诺循环及其效率99

第五节 热力学第二定律101

一、热力学第二定律101

二、可逆过程和不可逆过程101

三、热力学第二定律的统计意义102

四、卡诺定理103

第六节 熵熵增加原理103

一、克劳修斯等式103

二、熵的概念104

三、熵增加原理与能量退降105

四、信息熵与遗传107

思考题与习题七109

第八章 静电场110

第一节 电场强度110

一、电场强度的概念110

二、电场强度的计算111

第二节 高斯定理112

一、电场线和电通量112

二、高斯定理113

三、高斯定理应用举例114

第三节 电势115

一、静电场的环路定理115

二、电势116

三、电势叠加原理117

四、电场强度与电势的微分关系117

第四节 电偶极子 电偶层118

一、电偶极子的电场118

二、电偶层119

第五节 静电场中的电介质120

一、电介质的极化120

二、电介质中的静电场121

三、电位移矢量 有电介质时的高斯定理123

四、电容器及其电容124

五、静电场的能量124

第六节 心电知识126

一、心电场126

二、心电图127

三、心电导联127

思考题与习题八129

第九章 直流电131

第一节 电流密度131

一、电流强度和电流密度131

二、金属与电解质的导电性132

三、欧姆定律的微分形式133

第二节 基尔霍夫定律134

一、基尔霍夫第一定律134

二、基尔霍夫第二定律135

第三节 电容器的充电和放电136

一、RC电路的充电过程136

二、RC电路的放电过程137

第四节 生物膜电位138

一、能斯特方程138

二、静息电位139

三、动作电位140

四、神经纤维的电缆方程141

第五节 直流电的医学应用143

一、电流对机体的作用143

二、电泳143

三、电疗145

思考题与习题九146

第十章 稳恒磁场148

第一节 磁场磁感应强度148

一、磁感应强度148

二、磁通量磁场中的高斯定理149

第二节 电流的磁场149

一、毕奥－萨伐尔定律149

二、毕奥－萨伐尔定律的应用150

第三节 安培环路定律152

第四节 磁场对运动电荷的作用153

一、磁场对运动电荷的作用153

二、磁场对载流导线的作用154

三、载流线圈所受磁力矩154

四、霍尔效应155

五、质谱仪、回旋加速器及同步辐射157

六、电磁泵和电磁船158

七、磁流体发电159

八、生物医学电磁传感器159

第五节 磁介质160

一、介质中的磁场160

二、顺磁质、抗磁质和铁磁质161

三、超导体及其磁学特性162

第六节 磁场的生物效应163

一、生物磁现象163

二、磁场的生物效应164

三、生物磁场的测定165

思考题与习题十166

第十一章 电磁感应与电磁波168

第一节 法拉第电磁感应定律168

一、法拉第电磁感应定律168

二、动生电动势169

三、感生电动势 涡旋电场170

第二节 自感和互感171

一、互感现象171

二、自感现象173

第三节 磁场的能量173

一、RL电路的暂态过程173

二、磁场的能量175

第四节 麦克斯韦方程组176

一、位移电流176

二、麦克斯韦方程组177

第五节 电磁振荡和电磁波178

一、电磁振荡178

二、电磁波及电磁波谱179

三、电磁场对生物体的作用180

思考题与习题十一181

第十二章 波动光学183

第一节 光的干涉183

一、光的相干性183

二、光程光程差184

三、杨氏双缝实验185

四、劳埃德镜实验186

五、薄膜干涉187

六、等厚干涉188

第二节 光的衍射190

一、单缝衍射190

二、圆孔衍射192

三、光栅衍射192

第三节 光的偏振193

一、自然光和偏振光193

二、马吕斯定律194

三、布儒斯特定律195

四、光的双折射196

五、二向色性和偏振片198

第四节 偏振光的应用198

一、光弹效应198

二、克尔效应199

三、物质的旋光性199

第五节 液晶的光学特性200

一、液晶的分类和结构200

二、液晶的双折射现象201

三、胆甾相液晶的选择反射201

四、液晶的电光效应201

五、液晶的光生伏特效应202

思考题与习题十二202

第十三章 几何光学204

第一节 球面折射204

一、单球面折射204

二、共轴球面系统206

第二节 透镜207

一、薄透镜成像公式207

二、薄透镜组合208

三、厚透镜208

四、柱面透镜210

五、透镜的像差210

第三节 眼睛211

一、眼的光学结构211

二、眼的调节212

三、眼的分辨本领及视力213

四、眼的屈光不正及其矫正213

第四节 几种医用光学仪器215

一、放大镜215

二、光学显微镜216

三、纤镜217

思考题与习题十三218

第十四章 相对论基础220

第一节 伽利略变换220

一、经典力学的绝对时空观和相对性原理220

二、伽利略变换220

第二节 洛伦兹变换221

一、迈克耳孙－莫雷实验221

二、狭义相对论的基本假设222

三、洛伦兹变换222

第三节 狭义相对论的时空观223

一、时间的延缓223

二、洛伦兹收缩224

三、同时性的相对性225

四、因果律（causality）和信号速度225

五、光多普勒效应225

第四节 相对论动力学226

一、动量和质量226

二、力和动能227

三、质能关系227

四、能量和动量的关系228

第五节 广义相对论简介229

一、等效原理229

二、广义相对性原理230

三、引力场的时空特性230

四、引力坍缩与黑洞231

五、引力波232

思考题与习题十四232

第十五章 量子力学初步234

第一节 黑体辐射234

一、黑体辐射234

二、普朗克能量量子化假设236

第二节 光电效应237

一、光电效应237

二、爱因斯坦光子假设238

第三节 康普顿效应240

一、康普顿效应240

二、光子理论对康普顿效应的解释241

第四节 氢原子光谱玻尔的氢原子理论242

一、氢原子光谱242

二、玻尔的氢原子理论243

第五节 物质的波动性质245

一、德布罗意物质波假设245

二、电子衍射246

三、不确定关系246

第六节 波函数 薛定谔方程248

一、波函数及其统计解释248

二、薛定谔方程249

三、一维无限深势阱250

四、势垒 隧道效应252

第七节 量子力学的原子结构概念254

一、四个量子数254

二、多电子原子255

第八节 原子光谱与分子光谱256

一、原子光谱256

二、分子光谱257

思考题与习题十259

第十六章 X射线261

第一节 X射线的产生261

一、X射线的产生装置261

二、X射线的强度和硬度263

第二节 X射线谱263

一、连续X射线谱264

二、标识X射线谱265

第三节 X射线的基本性质266

一、X射线的基本性质266

二、X射线的衍射267

第四节 物质对X射线的衰减规律268

一、单色X射线的衰减规律268

二、衰减系数与波长、原子序数的关系268

第五节 X射线的医学应用269

一、治疗269

二、诊断270

三、X-CT271

思考题与习题十六276

第十七章 原子核和放射性277

第一节 原子核的基本性质277

一、原子核的组成、质量和大小277

二、原子核的自旋和磁矩278

三、原子核的结合能及质量亏损279

四、原子核的宇称280

第二节 原子核的衰变类型280

一、α衰变280

二、β衰变281

三、γ衰变和内转换282

第三节 原子核的衰变规律283

一、衰变规律283

二、半衰期283

三、放射性活度284

四、放射性平衡285

第四节 射线与物质的相互作用286

一、带电粒子与物质的相互作用286

二、光子与物质的相互作用287

三、中子与物质的相互作用288

第五节 辐射剂量与防护及测量原理288

一、辐射剂量及其单位289

二、辐射防护289

三、射线的测量原理290

第六节 放射性核素在医学上的应用291

一、示踪的原理291

二、放射诊断291

三、肿瘤放射治疗294

思考题与习题十七296

第十八章 激光及其医学应用297

第一节 激光的基本原理297

一、粒子的能级与辐射跃迁297

二、粒子数反转分布298

三、光学谐振腔299

四、激光器的基本结构300

第二节 激光的特性301

一、方向性好301

二、亮度高、强度大301

三、单色性好302

四、相干性好302

五、偏振性好302

第三节 激光的医学应用303

一、激光的生物作用303

二、激光在基础医学研究中的应用305

三、激光的临床应用307

四、医用激光器307

五、激光的危害与防护308

思考题与习题十八309

第十九章 核磁共振310

第一节 核磁共振的基本概念310

一、原子核的磁矩311

二、核磁共振条件和拉莫尔方程313

三、弛豫过程和弛豫时间315

第二节 核磁共振谱316

一、谱线宽度316

二、化学位移317

三、自旋－自旋劈裂318

四、磁共振波谱仪简介319

第三节 磁共振成像原理320

一、磁共振成像的基本方法320

二、人体的磁共振成像322

三、如何产生氢核密度ρ和T1、T2加权图像323

四、磁共振成像临床诊断的物理学依据325

五、磁共振成像系统简介327

第四节 磁共振技术在医学中的应用328

一、分子水平328

二、细胞水平328

三、组织水平329

四、整体水平330

思考题与习题十九330

参考文献332

中英文对照334

附录：常用物理常数344