《高等医学院校 医用物理学》

绪论1

0-1物理学的研究对象1

0-2 物理学与生物科学及医学的关系1

第一章力学基本定律3

1-1质点的运动3

一、位矢运动方程3

二、速度加速度4

三、法向加速度与切向加速度5

1-2牛顿定律7

一、牛顿运动三定律7

二、力学单位制7

三、惯性系与非惯性系8

1-3功和能10

一、功10

二、动能势能11

三、机械能守恒定律12

1-4动量13

一、冲量与动量13

二、动量守恒定律14

1-5刚体的转动15

一、刚体的定轴转动15

二、转动定律16

三、角动量守恒定律17

1-6物体的弹性18

一、应变18

二、应力18

三、弹性模量19

1-7经典力学的适用范围19

一、经典力学的局限性19

二、相对论中的质量与能量20

第二章液体的流动24

2-1连续性方程24

一、流线与流管24

二、稳定流动24

三、连续性方程24

2-2伯努利方程及其应用25

一、伯努利方程的推导25

二、伯努利方程的应用26

2-3粘滞液体的片流29

一、牛顿粘性定律29

二、圆形管中的片流30

三、湍流与雷诺数31

四、斯托克斯定律32

2-4血液在循环系统中的流动32

一、血液循环的物理模型32

二、外周阻力32

三、血流速度33

四、血压33

五、心脏作功33

附录 泊肃叶公式的推导34

第三章振动和波37

3-1简谐振动37

一、简谐振动的基本特征37

二、简谐振动方程38

三、简谐振动的角频率、振幅和位相39

四、简谐振动的能量40

3-2简谐振动的合成41

一、同方向同频率简谐振动的合成41

二、同方向不同频率简谐振动的合成42

三、拍43

四、相互垂直的同频率简谐振动的合成44

3-3阻尼振动与受迫振动45

一、阻尼振动45

二、受迫振动45

三、共振46

3-4波46

一、机械波的形成与传播 惠更斯原理46

二、平面简谐波的波动方程48

三、波的能量与强度49

3-5声波50

一、声压50

二、声阻抗51

三、声强级与响度级52

3-6多普勒效应53

一、多普勒效应53

二、公式的推导53

三、波源或接收器的运动不沿其联线54

3-7超声波及其医学应用54

一、超声波的产生54

二、超声波的特性54

三、超声波在医学上的应用55

附录 声波的反射与透射56

第四章分子物理59

4-1物质的微观结构和聚集态59

一、物质微观结构的一些基本概念59

二、物质的聚集态60

4-2理想气体的压强公式和能量公式61

一、理想气体状态方程61

二、理想气体的压强公式62

三、理想气体的能量公式64

四、能量按自由度均分原理65

4-3气体分子运动速率和能量的统计分布律66

一、气体分子速率分布规律66

二、平均自由程67

三、玻尔兹曼能量分布定律67

4-4气体中的输运现象68

一、输运现象68

二、扩散68

三、扩散现象的微观解释69

4-5液体的表面现象69

一、液体的表面能与表面张力69

二、弯曲液面的附加压强71

三、毛细现象73

四、气体栓塞74

五、表面活性物质表面吸附74

第五章热力学基础77

5-1热力学系统及其状态77

一、热力学系统与环境77

二、平衡态77

三、热平衡与温度概念78

四、过程78

5-2热力学第一定律78

一、功 热量 内能78

二、热力学第一定律80

三、热力学第一定律对理想气体的应用80

四、生命过程的能量转换 基础代谢83

5-3热力学第二定律84

一、可逆过程与不可逆过程84

二、卡诺循环84

三、热力学第二定律86

四、热力学第二定律的统计意义86

5-4熵87

一、克劳修斯不等式87

二、熵 熵增加原理88

三、熵变的计算89

5-5热力学第二定律和生命系统90

一、生命系统的特点90

二、有序的保持与发展90

第六章静电场93

6-1电场强度93

一、电荷库仑定律93

二、电学单位制94

三、电场强度94

四、场强叠加原理94

6-2高斯定律95

一、电力线95

二、电通量96

三、高斯定律97

四、高斯定律应用举例98

6-3电势98

一、静电场力的功98

二、电势能与电势99

三、电场强度与电势的关系100

四、电偶极子和偶电层电势101

五、静电场中的导体电容104

6-4 静电场中的电介质105

一、电介质在电场中的极化105

二、电介质中的电场106

三、电位移106

四、静电场的能量107

第七章稳恒电流及其磁场110

7-1电流密度与不含源电路110

一、电流强度与电流密度110

二、电流的稳恒条件111

三、欧姆定律111

四、金属与电解质的导电性112

7-2电动势与含源电路113

一、电动势113

二、一般含源电路114

三、基尔霍夫定律115

7-3带电粒子输运过程中的电动势116

一、接触电势差116

二、温差电动势117

三、浓差电动势118

7-4电流的磁场119

一、磁场磁感应强度119

二、磁感应线磁通量120

三、毕奥一沙伐尔定律121

四、安培环路定律122

7-5磁场对电流的作用123

一、磁场对运动电荷的作用力123

二、磁场对载流导体的作用力124

三、载流线圈所受的磁力磁矩125

四、霍尔效应126

7-6磁介质127

一、磁介质对磁场的影响127

二、顺磁性与抗磁性128

7-7直流电与磁场的生物效应128

一、直流电对机体的作用128

二、生物磁现象129

三、磁疗129

第八章电磁感应与交流电132

8-1电磁感应132

一、电磁感应的实验定律132

二、电磁感应的本质132

三、互感与自感133

四、磁场能134

8-2暂态过程135

一、R-L电路的暂态过程135

二、R-C电路的暂态过程136

8-3串联交流电路137

一、简谐交流电137

二、串联交流电路138

三、串联谐振140

四、交流电的功率142

8-4并联交流电路142

一、并联交流电路142

二、并联谐振143

8-5电磁振荡与电磁波144

一、位移电流144

二、电磁振荡145

三、电磁波146

四、电磁波谱147

五、高频电磁场对机体的作用148

第九章电子学基础151

9-1晶体二极管151

一、PN结的形成151

二、PN结的单向导电性151

三、晶体二极管的伏安特性曲线152

四、晶体二极管的主要参数153

9-2晶体三极管153

一、晶体三级管的结构153

二、晶体管的电流和电压153

三、晶体管的电流放大作用154

四、晶体管的饱和与截止155

五、晶体三极管特性曲线155

六、晶体管的参数156

9-3晶体管放大器156

一、放大电路的组成及其工作原理156

二、放大器工作点的稳定160

三、直流放大器和差动放大器161

四、集成电路简介162

五、放大器的一些主要性能指标163

9-4晶体管振荡器164

一、调谐放大器165

二、LC振荡器的工作原理165

9-5晶体管直流稳压电源165

一、并联型硅稳压管稳压电路166

二、串联型晶体管稳压电路166

9-6医用传感器和显示记录装置167

一、传感器167

二、记录和显示装置168

第十章光的波动性173

10-1波动光学的基本概念173

一、光的发射173

二、光的叠加174

三、光的相干性175

四、光程176

10-2光的干涉177

一、杨氏双缝实验177

二、干涉条纹及其在屏上的位置177

三、干涉条纹的强度179

10-3光的衍射180

一、单缝衍射180

二、夫朗和费圆孔衍射182

10-4衍射光栅183

一、光栅图样的分布184

二、光栅光谱185

10-5光的偏振186

一、起偏与检偏186

二、马吕斯定律187

三、双折射187

四、偏振仪器188

五、偏振光振动面的旋转旋光性189

六、糖量计190

附录 夫朗和费单缝衍射图样光强度的运算191

第十一章粒子和波195

11-1热辐射普朗克量子假设195

一、热辐射195

二、发射本领和吸收率195

三、基尔霍夫定律196

四、黑体辐射的能量分布197

五、普朗克量子假设198

11-2光电效应爱因斯坦的光子理论200

一、光电效应200

二、爱因斯坦的光子理论201

三、光的二象性201

11-3微观粒子的波粒二象性203

一、德布罗意波203

二、电子的衍射203

11-4量子力学简介204

一、测不准关系式204

二、波函数的统计解释206

三、薛定谔方程206

四、薛定谔方程的应用207

附录Ⅺ-Ⅰ 普朗克公式的证明208

Ⅺ-Ⅱ 光度学简介209

第十二章几何光学214

12-1球面折射214

一、单球面折射214

二、共轴球面系统215

12-2透镜216

一、薄透镜216

二、透镜的缺陷及其补救217

三、薄透镜的组合218

四、厚透镜219

五、柱面透镜221

12-3眼屈光222

一、人眼的光学结构222

二、眼的调节223

三、人眼的分辨本领和视力223

四、人眼的屈光不正及其矫正224

12-4几种医用光学仪器225

一、放大镜226

二、显微镜227

三、纤镜229

四、几种特殊显微镜230

第十三章原子、分子结构与光谱234

13-1玻尔氢原子理论234

一、氢原子光谱234

二、玻尔的氢原子理论235

13-2量子力学的原子结构概念238

一、四个量子数239

二、多电子原子240

13-3原子光谱与分子光谱241

一、原子光谱241

二、分子光谱242

三、光谱分析244

13-4激光及其应用245

一、原子的能级245

二、自发辐射和受激辐射246

三、粒子数反转246

四、光学谐振腔247

五、激光的特性248

六、激光的生物效应及其在医学上的应用248

13-5顺磁共振和核磁共振249

一、顺磁共振249

二、核磁共振250

第十四章X射线253

14-1X射线的产生253

一、X射线发生装置253

二、X射线的强度和硬度255

14-2X射线谱256

一、连续X射线谱256

二、线状X射线谱256

14-3X射线的基本性质258

一、X射线的一般性质258

二、X射线的波动性258

三、X射线的衰减259

14-4X射线在医学上的应用261

一、X射线诊断261

二、X射线治疗263

第十五章原子核物理264

15-1原子核的结构264

一、原子核的组成264

二、原子核的大小265

三、原子核的结合能265

四、核力266

15-2核衰变的类型266

一、α衰变267

二、β衰变268

三、γ跃迁和内转换270

15-3核衰变规律及放射性核素的来源270

一、核衰变规律270

二、放射性核素的来源273

15-4射线和物质的相互作用274

一、带电粒子和物质的相互作用274

二、光子和物质的相互作用277

三、中子和物质的相互作用278

15-5射线的探测279

一、电离室279

二、盖格——弥勒计数器279

三、闪烁计数器280

四、热释光剂量计281

15-6放射性核素在医学上的应用281

一、治疗方面281

二、示踪原子的应用281

15-7基本粒子282

一、描述基本粒子的物理量282

二、基本粒子的种类282

三、基本粒子相互作用的类型283

附录辐射量及其单位283

附录287

一、国际单位制287

二、基本物理常数289

三、e-x函数表290

四、习题答案291