目錄
序
前言
緒論　1
第1章　剛體的運(yùn)動(dòng)　2
1.1　剛體及其運(yùn)動(dòng)　3
1.1.1　剛體的概念　3
1.1.2　剛體的平動(dòng)與轉(zhuǎn)動(dòng)　3
1.2　剛體的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)　4
1.2.1　描述剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的物理量　4
1.2.2　剛體的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)定律　6
1.2.3　剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)能定理　10
1.3　剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角動(dòng)量定理和角動(dòng)量守恒定律　11
1.3.1　剛體對(duì)定軸的角動(dòng)量　11
1.3.2　剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角動(dòng)量定理　11
1.3.3　剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角動(dòng)量守恒定律　12
1.4　剛體的旋進(jìn)　13
習(xí)題一　14
第2章　流體　18
2.1　流體的運(yùn)動(dòng)　19
2.1.1　理想流體與實(shí)際流體　19
2.1.2　穩(wěn)定流動(dòng)和非穩(wěn)定流動(dòng)　19
2.1.3　流線和流管　20
2.1.4　連續(xù)性方程　21
2.1.5　流體對(duì)管壁的反作用　22
2.2　理想流體的伯努利方程　23
2.2.1　理想流體伯努利方程的推導(dǎo)　23
2.2.2　理想流體伯努利方程的應(yīng)用　25
2.3　黏性流體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)　30
2.3.1　黏性流體的三種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)　30
2.3.2　牛頓黏滯定律　30
2.3.3　雷諾數(shù)　32
2.4　黏性流體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律　32
2.4.1　黏性流體的伯努利方程　32
2.4.2　泊肅葉定律　33
2.4.3　斯托克斯定律　35
2.5　血液的流動(dòng)　36
2.5.1　紅細(xì)胞的軸向集中　36
2.5.2　血流速度和血壓的分布　36
2.5.3　血液黏度　37
習(xí)題二　38
第3章　振動(dòng)和波動(dòng)　41
3.1　簡(jiǎn)諧振動(dòng)　42
3.1.1　簡(jiǎn)諧振動(dòng)方程　42
3.1.2　簡(jiǎn)諧振動(dòng)的特征量　44
3.1.3　旋轉(zhuǎn)矢量圖法　45
3.1.4　簡(jiǎn)諧振動(dòng)的能量　46
3.1.5　兩個(gè)同方向、同頻率簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成　47
3.2　機(jī)械波　48
3.2.1　機(jī)械波的相關(guān)概念　48
3.2.2　簡(jiǎn)諧波的波動(dòng)方程　49
3.2.3　波的能量和強(qiáng)度　51
3.2.4　惠更斯原理　52
3.2.5　波的干涉　53
3.3　聲波、超聲波及多普勒效應(yīng)　55
3.3.1　聲波　55
3.3.2　超聲波　55
3.3.3　多普勒效應(yīng)　56
3.4　超聲波在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用　58
3.4.1　物理基礎(chǔ)與超聲成像　58
3.4.2　多普勒信號(hào)的多種顯示方式　64
3.4.3　超聲在治療方面的應(yīng)用　65
習(xí)題三　67
第4章　分子動(dòng)理論　70
4.1　平衡態(tài)及狀態(tài)參量　71
4.2　溫度和溫標(biāo)　71
4.2.1　攝氏溫標(biāo)　72
4.2.2　華氏溫標(biāo)　72
4.2.3　熱力學(xué)溫標(biāo)　72
4.3　分子之間的相互作用力　73
4.4　理想氣體分子動(dòng)理論　74
4.4.1　理想氣體狀態(tài)方程　74
4.4.2　理想氣體的微觀模型和統(tǒng)計(jì)模型　75
4.4.3　理想氣體的壓強(qiáng)公式和能量公式　76
4.4.4　理想氣體定律　79
4.5　氣體分子速率分布律和能量分布律　80
4.5.1　麥克斯韋速率分布律　80
4.5.2　氣體分子的三種速率　81
4.5.3　平均自由程和平均碰撞頻率　82
4.5.4　玻爾茲曼能量分布律　83
4.6　非平衡態(tài)輸運(yùn)過(guò)程　85
4.6.1　熱傳導(dǎo)　85
4.6.2　擴(kuò)散　85
4.6.3　透膜輸運(yùn)　86
4.7　液體的表面現(xiàn)象　87
4.7.1　液體的表面張力和表面能　87
4.7.2　彎曲液面下的附加壓強(qiáng)　89
4.7.3　潤(rùn)濕、不潤(rùn)濕與毛細(xì)現(xiàn)象　91
4.7.4　氣體栓塞　93
4.7.5　肺表面活性物質(zhì)　94
習(xí)題四　96
第5章　熱力學(xué)基礎(chǔ)　99
5.1　熱力學(xué)第一定律　100
5.1.1　準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程　100
5.1.2　功熱量?jī)?nèi)能　101
5.1.3　熱力學(xué)第一定律　102
5.2　熱力學(xué)第一定律在理想氣體等值過(guò)程中的應(yīng)用　103
5.2.1　等體過(guò)程　103
5.2.2　等壓過(guò)程　104
5.2.3　等溫過(guò)程　105
5.2.4　絕熱過(guò)程　105
5.3　熱力學(xué)循環(huán)卡諾循環(huán)　107
5.3.1　熱力學(xué)循環(huán)及其效率　107
5.3.2　卡諾循環(huán)及其效率　109
5.4　熱力學(xué)第二定律　110
5.4.1　可逆與不可逆過(guò)程　110
5.4.2　熱力學(xué)第二定律的兩種典型表述　111
5.4.3　卡諾定理　112
5.4.4　克勞修斯等式熵　112
5.4.5　克勞修斯不等式熵增原理　114
5.4.6　熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計(jì)意義　116
5.4.7　生命系統(tǒng)的熵　118
習(xí)題五　119
第6章　靜電場(chǎng)　122
6.1　靜電場(chǎng)的描述　123
6.1.1　電荷庫(kù)侖定律　123
6.1.2　電場(chǎng)強(qiáng)度　124
6.2　靜電場(chǎng)的高斯定理　127
6.2.1　電場(chǎng)線電通量　127
6.2.2　高斯定理及其應(yīng)用　129
6.3　靜電場(chǎng)力做功電勢(shì)　133
6.3.1　靜電場(chǎng)力做功　133
6.3.2　電勢(shì)能電勢(shì)電勢(shì)差　134
6.3.3　電勢(shì)的計(jì)算　135
6.4　電偶極子電偶層　137
6.4.1　電偶極子　137
6.4.2　電偶層　138
6.5　靜電場(chǎng)中的電介質(zhì)　139
6.5.1　電介質(zhì)的極化電極化強(qiáng)度　140
6.5.2　電介質(zhì)中的高斯定理　141
6.6　生物電現(xiàn)象　143
6.6.1　生物電的發(fā)現(xiàn)及產(chǎn)生原因　143
6.6.2　能斯特方程　143
6.6.3　靜息電位　145
6.6.4　動(dòng)作電位　146
6.6.5　神經(jīng)傳導(dǎo)　147
6.6.6　心電圖和腦電圖　147
習(xí)題六　150
第7章　直流電　154
7.1　電流密度歐姆定律　155
7.1.1　電流　155
7.1.2　電流密度　155
7.1.3　金屬與電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電性　156
7.1.4　電泳　157
7.1.5　電滲　159
7.1.6　歐姆定律的微分形式　160
7.2　基爾霍夫定律及其應(yīng)用　162
7.2.1　電路的相關(guān)概念　162
7.2.2　基爾霍夫第一定律　163
7.2.3　基爾霍夫第二定律　163
7.2.4　一段含源電路的歐姆定律　164
7.3　電容器的充電放電過(guò)程　165
7.3.1　電容器的充電過(guò)程　165
7.3.2　電容器的放電過(guò)程　167
7.4　醫(yī)用傳感器　168
7.4.1　傳感器概述　168
7.4.2　傳感器應(yīng)用實(shí)例　171
習(xí)題七　174
第8章　電磁現(xiàn)象　178
8.1　恒定磁場(chǎng)磁場(chǎng)的生物效應(yīng)　179
8.1.1　磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度　179
8.1.2　磁場(chǎng)中的高斯定理　181
8.1.3　電流的磁效應(yīng)　182
8.1.4　安培環(huán)路定理及其應(yīng)用　186
8.1.5　磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷和電流的作用　188
8.1.6　磁介質(zhì)　192
8.1.7　磁場(chǎng)的生物效應(yīng)　195
8.2　電磁感應(yīng)電磁場(chǎng)理論　196
8.2.1　法拉第電磁感應(yīng)定律　197
8.2.2　愣次定律　198
8.2.3　動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)　198
8.2.4　自感與互感　201
8.2.5　位移電流麥克斯韋方程組　204
8.2.6　電磁場(chǎng)對(duì)生物體的作用　206
習(xí)題八　208
第9章　幾何光學(xué)　212
9.1　幾何光學(xué)的基本定律　213
9.1.1　光的直線傳播定律　213
9.1.2　光的獨(dú)立傳播定律　213
9.1.3　光的反射定律和折射定律　214
9.2　球面折射　215
9.2.1　單球面折射物像公式　215
9.2.2　符號(hào)規(guī)則　216
9.2.3　單球面折射的高斯公式　217
9.2.4　共軸球面系統(tǒng)　218
9.3　透鏡　219
9.3.1　薄透鏡　219
9.3.2　薄透鏡組合　221
9.3.3　厚透鏡　222
9.3.4　柱面透鏡　223
9.3.5　透鏡的像差　224
9.4　眼睛　224
9.4.1　眼睛的光學(xué)結(jié)構(gòu)　225
9.4.2　人眼的調(diào)節(jié)　226
9.4.3　眼睛的分辨本領(lǐng)：視力　226
9.4.4　眼睛的屈光不正及矯正　227
9.5　目視光學(xué)儀器　230
9.5.1　放大鏡　230
9.5.2　顯微鏡　231
9.5.3　顯微鏡的分辨本領(lǐng)　232
習(xí)題九　234
第10章　波動(dòng)光學(xué)　236
10.1　光的干涉　237
10.1.1　相干光　237
10.1.2　光程和光程差　238
10.1.3　楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)　239
10.1.4　勞埃德鏡實(shí)驗(yàn)　243
10.1.5　薄膜干涉　243
10.2　光的衍射　245
10.2.1　單縫衍射　246
10.2.2　圓孔衍射　250
10.2.3　光柵衍射　252
10.3　光的偏振　254
10.3.1　自然光和偏振光　254
10.3.2　馬呂斯定律　255
10.3.3　布儒斯特定律　257
10.3.4　物質(zhì)的旋光　258
習(xí)題十　260
第11章　量子力學(xué)基礎(chǔ)　263
11.1　黑體福射　264
11.1.1　熱輻射　264
11.1.2　黑體福射實(shí)驗(yàn)　265
11.1.3　用經(jīng)典理論解釋黑體輻射實(shí)驗(yàn)規(guī)律　267
11.1.4　普朗克能量量子化假設(shè)　268
11.2　光的波粒二象性　268
11.2.1　光電效應(yīng)　268
11.2.2　康普頓效應(yīng)　272
11.3　氫原子光譜和玻爾理論　275
11.3.1　氫原子光譜　275
11.3.2　經(jīng)典理論解釋氫原子光譜規(guī)律　276
11.3.3　玻爾理論　277
11.4　物質(zhì)波的波動(dòng)性　279
11.4.1　德布羅意物質(zhì)波　279
11.4.2　戴維孫-革末實(shí)驗(yàn)、德布羅意的物質(zhì)波驗(yàn)證　280
11.4.3　德布羅意波的統(tǒng)計(jì)解釋　281
11.4.4　德布羅意物質(zhì)波的應(yīng)用　281
11.4.5　不確定關(guān)系　282
11.5　激光及其醫(yī)學(xué)應(yīng)用　284
11.5.1　激光及激光器　284
11.5.2　激光的醫(yī)學(xué)應(yīng)用　288
習(xí)題十一　291
第12章　X射線　294
12.1　X射線的產(chǎn)生　295
12.1.1　X射線的產(chǎn)生裝置　295
12.1.2　X射線的硬度和強(qiáng)度　297
12.2　X射線譜　297
12.2.1　連續(xù)X射線譜　298
12.2.2　標(biāo)識(shí)X射線譜　299
12.3　X射線的性質(zhì)　301
12.3.1　X射線的基本性質(zhì)　301
12.3.2　X射線的衍射　302
12.4　物質(zhì)對(duì)X射線的衰減規(guī)律　304
12.4.1　單色X射線的衰減規(guī)律　304
12.4.2　質(zhì)量衰減系數(shù)與原子序數(shù)、波長(zhǎng)的關(guān)系　306
12.4.3　X射線的硬化和濾過(guò)　307
12.5　X射線在臨床的應(yīng)用　307
12.5.1　X射線成像基礎(chǔ)　307
12.5.2　模擬X射線攝影　308
12.5.3　數(shù)字X射線成像　309
12.5.4　X射線計(jì)算機(jī)斷（體）層攝影　312
12.5.5　其他X射線應(yīng)用技術(shù)　314
習(xí)題十二　319
第13章　原子核和放射性　321
13.1　原子核的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)　322
13.1.1　原子核的組成　322
13.1.2　質(zhì)量虧損和原子核的結(jié)合能　323
13.2　放射性核素的產(chǎn)生裝置　324
13.2.1　醫(yī)用回旋加速器　324
13.2.2　核反應(yīng)堆　325
13.2.3　核素發(fā)生器　326
13.3　原子核的放射衰變類型　326
13.3.1　a衰變　326
13.3.2　β衰變　327
13.3.3　r衰變和內(nèi)轉(zhuǎn)換　329
13.4　放射性物質(zhì)的衰變規(guī)律　329
13.4.1　衰變定律　329
13.4.2　半衰期和平均壽命　330
13.4.3　生物體內(nèi)衰變規(guī)律　330
13.4.4　放射性活度　331
13.4.5　放射性平衡　331
13.5　放射性藥物　332
13.6　放射性核素的劑量和防護(hù)　333
13.6.1　輻射劑量　333
13.6.2　輻射防護(hù)　334
13.7　核醫(yī)學(xué)成像原理和應(yīng)用　334
13.7.1　放射性核素顯像原理　334
13.7.2　SPECT和PET顯像的臨床診斷應(yīng)用　337
13.7.3　β射線在核醫(yī)學(xué)治療中的應(yīng)用　340
習(xí)題十三　341
第14章　磁共振成像及設(shè)備　344
14.1　磁共振成像的物理學(xué)基礎(chǔ)　346
14.1.1　原子的自旋與磁性核　346
14.1.2　宏觀磁化矢量和質(zhì)子的進(jìn)動(dòng)　347
14.1.3　磁共振現(xiàn)象　348
14.1.4　弛豫和弛豫時(shí)間　349
14.1.5　磁共振信號(hào)的獲取和處理　351
14.1.6　磁共振信號(hào)的空間定位和梯度磁場(chǎng)　352
14.2　磁共振成像系統(tǒng)的硬件構(gòu)成　354
14.2.1　主磁體系統(tǒng)　354
14.2.2　梯度系統(tǒng)　358
14.2.3　射頻系統(tǒng)　359
14.2.4　計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及其他輔助設(shè)施　361
14.3　磁共振成像技術(shù)臨床應(yīng)用簡(jiǎn)介　363
14.3.1　成像特點(diǎn)及禁忌證　363
14.3.2　人體磁共振成像技術(shù)　363
14.3.3　磁共振成像系統(tǒng)的生物學(xué)效應(yīng)及安全性　365
習(xí)題十四　368
參考文獻(xiàn)　370
附錄常用物理常量　372