目錄
緒論 1
一、物理學(xué)與醫(yī)學(xué)的密切關(guān)系 2
二、醫(yī)用物理學(xué)課程 4
三、物理學(xué)中的數(shù)據(jù) 5
四、量綱與單位 6
第1章 力學(xué)基礎(chǔ) 8
1.1 力學(xué)基本定律 9
1.1.1 位移 速度 加速度 9
1.1.2 動量 動量守恒定律 11
1.1.3 功和能 能量守恒定律 12
1.2 剛體轉(zhuǎn)動的運(yùn)動學(xué) 15
1.2.1 角位移 角速度角加速度 15
1.2.2 角量與線量的關(guān)系 16
1.3 剛體轉(zhuǎn)動的動力學(xué) 17
1.3.1 轉(zhuǎn)動動能 轉(zhuǎn)動慣量 17
1.3.2 剛體定軸轉(zhuǎn)動定律 20
1.3.3 剛體轉(zhuǎn)動的角動量守恒定律 22
1.3.4 剛體的進(jìn)動 24
1.4 物體的彈性和形變 26
1.4.1 應(yīng)變和應(yīng)力 26
1.4.2 胡克定律 28
知識拓展 29
習(xí)題 31
第2章 流體的運(yùn)動 33
2.1 理想流體 34
2.1.1 理想流體的定義 34
2.1.2 定常流動 34
2.1.3 連續(xù)性方程 35
2.1.4 伯努利方程 36
2.1.5 伯努利方程的應(yīng)用 37
2.2 黏性流體 41
2.2.1 牛頓黏性定律 41
2.2.2 層流 湍流 雷諾數(shù) 42
2.2.3 黏性流體的伯努利方程心臟做功 44
2.2.4 斯托克斯定律 46
2.2.5 泊肅葉定律 47
知識拓展 50
習(xí)題 51
第3章 分子動理論 53
3.1 物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu) 54
3.1.1 分子力 54
3.1.2 理想氣體的微觀模型 55
3.1.3 理想氣體的狀態(tài)方程 55
3.1.4 理想氣體的壓強(qiáng) 56
3.1.5 理想氣體分子的平均平動能 58
3.2 理想氣體的內(nèi)能和壓強(qiáng) 58
3.2.1 氣體分子的自由度 58
3.2.2 能量按自由度均分定理 59
3.2.3 理想氣體的內(nèi)能 60
3.2.4 道爾頓分壓定律 61
3.3 氣體分子的麥克斯韋速率和能量分布 62
3.3.1 速率分布函數(shù) 62
3.3.2 麥克斯韋速率分布律 63
3.3.3 氣體分子的三種統(tǒng)計(jì)速率 63
3.3.4 玻爾茲曼能量分布律 65
3.4 氣體分子的碰撞 66
3.4.1 平均碰撞頻率 66
3.4.2 平均自由程 67
3.5 液體的表面現(xiàn)象 68
3.5.1 表面張力和表面能 68
3.5.2 附加壓強(qiáng) 71
3.5.3 毛細(xì)現(xiàn)象和空氣栓塞 73
3.5.4 表面活性物質(zhì)與表面吸附 75
知識拓展 77
習(xí)題 78
第4章 振動 80
4.1 簡諧振動 81
4.1.1 簡諧振動的振動方程 81
4.1.2 簡諧振動的特征量 83
4.1.3 簡諧振動的旋轉(zhuǎn)矢量表示法 85
4.1.4 簡諧振動的能量 86
4.2 簡諧振動的合成 88
4.2.1 同方向同頻率簡諧振動的合成 88
4.2.2 同方向不同頻率簡諧振動的合成 90
4.2.3 互相垂直的簡諧振動的合成 91
4.2.4 頻譜分析 92
知識拓展 93
習(xí)題 94
第5章 機(jī)械波 96
5.1 機(jī)械波簡介 97
5.1.1 機(jī)械波的產(chǎn)生和傳播 97
5.1.2 機(jī)械波的幾何描述 97
5.1.3 描述波的基本特征物理量 97
5.2 平面簡諧波 98
5.2.1 平面簡諧波的波函數(shù) 98
5.2.2 波函數(shù)的物理意義 99
5.3 波的能量與強(qiáng)度 100
5.3.1 波的能量 100
5.3.2 波的能量密度 101
5.3.3 波的強(qiáng)度 101
5.3.4 波在傳播過程中的衰減 101
5.4 波的衍射和干涉 103
5.4.1 惠更斯原理 波的衍射 103
5.4.2 波的疊加原理 104
5.4.3 波的干涉 105
5.4.4 駐波 106
5.5 聲波 107
5.5.1 聲波的分類 107
5.5.2 聲壓和聲阻抗 107
5.5.3 聲強(qiáng)級和響度級 109
5.6 多普勒效應(yīng) 112
5.7 超聲波及其醫(yī)學(xué)應(yīng)用 114
5.7.1 超聲波的特性 114
5.7.2 超聲波的作用 115
5.7.3 超聲波的產(chǎn)生與接收 116
5.7.4 超聲波在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用 116
知識拓展 120
習(xí)題 121
第6章 靜電場 123
6.1 電場 124
6.1.1 庫侖定律 124
6.1.2 電場強(qiáng)度疊加原理及其應(yīng)用 125
6.2 靜電場的高斯定理及其應(yīng)用 130
6.2.1 電場線 電通量 130
6.2.2 靜電場的高斯定理 132
6.2.3 高斯定理的應(yīng)用 134
6.3 電勢 136
6.3.1 靜電場的環(huán)路定理 136
6.3.2 電勢及其疊加原理 138
6.3.3 電場強(qiáng)度和電勢的關(guān)系 140
知識拓展 143
習(xí)題 143
第7章 磁場 146
7.1 磁場簡介 147
7.1.1 磁現(xiàn)象 147
7.1.2 磁感應(yīng)強(qiáng)度 148
7.2 畢奧-薩伐爾定律及其應(yīng)用 149
7.2.1 畢奧-薩伐爾定律 149
7.2.2 畢奧-薩伐爾定律的應(yīng)用 150
7.3 磁場的高斯定理和安培環(huán)路定理 154
7.3.1 磁場的高斯定理 154
7.3.2 磁場的安培環(huán)路定理 155
7.3.3 安培環(huán)路定理的應(yīng)用 156
7.4 磁場對運(yùn)動電荷和載流導(dǎo)線的作用 158
7.4.1 磁場對運(yùn)動電荷的作用 158
7.4.2 磁場對載流導(dǎo)線的作用 163
7.4.3 磁場對載流線圈的作用 164
7.4.4 磁場力的功 165
7.5 磁介質(zhì) 167
7.5.1 磁介質(zhì)的磁化 167
7.5.2 磁介質(zhì)中的安培環(huán)路定理 169
7.6 電磁感應(yīng) 170
7.6.1 法拉第電磁感應(yīng)定律 171
7.6.2 動生電動勢和感生電動勢 172
7.6.3 自感和互感 174
7.6.4 RL電路的暫態(tài)過程 176
7.6.5 磁場的能量 178
7.6.6 麥克斯韋電磁場理論 179
知識拓展 181
習(xí)題 182
第8章 直流電 185
8.1 恒定電流 186
8.1.1 電流密度 186
8.1.2 歐姆定律的微分形式 187
8.1.3 電流的功和功率 189
8.1.4 電動勢 189
8.2 直流電路 191
8.2.1 一段含源電路的歐姆定律 191
8.2.2 基爾霍夫定律 193
8.3 電容 196
8.3.1 RC電路的充電過程 197
8.3.2 RC電路的放電過程 198
8.3.3 心臟除顫 199
知識拓展 201
習(xí)題 202
第9章 幾何光學(xué) 204
9.1 球面折射 205
9.1.1 單球面折射成像 205
9.1.2 共軸球面系統(tǒng) 208
9.2 透鏡 209
9.2.1 薄透鏡基礎(chǔ)知識 209
9.2.2 薄透鏡成像公式 210
9.2.3 薄透鏡組合 211
9.2.4 厚透鏡 213
9.2.5 柱面透鏡 214
9.2.6 透鏡像差 215
9.3 幾何光學(xué)的應(yīng)用 216
9.3.1 眼睛與視力矯正 216
9.3.2 放大鏡 221
9.3.3 光學(xué)顯微鏡 222
9.3.4 熒光顯微鏡和電子顯微鏡 224
知識拓展 225
習(xí)題 227
第10章 波動光學(xué) 228
10.1 光的干涉 229
10.1.1 相干光 229
10.1.2 光程和光程差 229
10.1.3 楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn) 231
10.1.4 勞埃德鏡實(shí)驗(yàn) 234
10.1.5 薄膜干涉 234
10.2 光的衍射 239
10.2.1 單縫衍射 240
10.2.2 圓孔衍射 243
10.2.3 光柵衍射 244
10.3 光的偏振 247
10.3.1 偏振光和自然光 247
10.3.2 起偏和檢偏 馬呂斯定律 249
10.3.3 布儒斯特定律 250
10.3.4 旋光現(xiàn)象 251
知識拓展 253
習(xí)題 254
第11章 量子力學(xué)基礎(chǔ) 256
11.1 熱輻射和普朗克能量量子化假設(shè) 257
11.1.1 熱輻射 257
11.1.2 黑體輻射實(shí)驗(yàn) 257
11.1.3 普朗克能量量子化假設(shè) 259
11.2 光的波粒二象性 260
11.2.1 光電效應(yīng) 260
11.2.2 康普頓效應(yīng) 264
11.3 物質(zhì)波及其波動性 267
11.3.1 德布羅意物質(zhì)波 267
11.3.2 不確定關(guān)系 270
11.3.3 波函數(shù)及其統(tǒng)計(jì)解釋 272
11.4 薛定諤方程 274
知識拓展 278
習(xí)題 280
第12章 相對論基礎(chǔ) 281
12.1 相對論誕生的背景 282
12.1.1 經(jīng)典力學(xué)的絕對時空觀 282
12.1.2 伽利略變換 283
12.1.3 經(jīng)典時空觀與實(shí)驗(yàn)的矛盾——邁克耳孫-莫雷實(shí)驗(yàn) 284
12.2 狹義相對論的兩條基本假設(shè) 285
12.3 洛倫茲變換 286
12.3.1 洛倫茲坐標(biāo)變換 286
12.3.2 相對論中的速度變換 287
12.4 狹義相對論的時空觀 288
12.4.1 同時性的相對性 288
12.4.2 時間延緩效應(yīng) 290
12.4.3 長度收縮效應(yīng) 291
12.4.4 兩種時空觀對照 293
12.5 狹義相對論動力學(xué)基本關(guān)系式 293
12.5.1 相對論中的質(zhì)量和動量 294
12.5.2 相對論中的動能和質(zhì)能 295
12.5.3 相對論中的能量和動量的關(guān)系 296
12.5.4 光子的能量、動量、質(zhì)量 297
12.6 廣義相對論簡介 297
知識拓展 301
習(xí)題 302
第13章 核物理 303
13.1 原子核的一般性質(zhì) 304
13.1.1 原子核的電荷、質(zhì)量、大小 304
13.1.2 原子核的自旋、磁矩 305
13.1.3 原子核質(zhì)量虧損、結(jié)合能 306
13.2 原子核的放射性衰變 核輻射劑量 輻射防護(hù) 308
13.2.1 原子核的放射性衰變 308
13.2.2 核輻射劑量與輻射防護(hù) 313
13.3 放射線測量基本原理與醫(yī)學(xué)應(yīng)用 315
13.3.1 放射性衰變的統(tǒng)計(jì)規(guī)律 315
13.3.2 醫(yī)用核輻射探測器 317
13.3.3 能量分辨率和探測效率 322
13.3.4 γ射線能譜 323
13.3.5 放射線的醫(yī)學(xué)診斷應(yīng)用 324
13.3.6 放射線的放射治療 327
知識拓展 328
習(xí)題 329
第14章 X射線和激光 330
14.1 X射線的產(chǎn)生及其基本性質(zhì) 331
14.1.1 X射線的產(chǎn)生 331
14.1.2 X射線的基本性質(zhì) 333
14.1.3 X射線的強(qiáng)度和硬度 334
14.1.4 X射線譜 334
14.2 X射線與物質(zhì)的作用及其應(yīng)用 337
14.2.1 X射線的衍射 337
14.2.2 X射線的吸收 338
14.2.3 X射線的衰減 340
14.2.4 X射線的醫(yī)學(xué)應(yīng)用 342
14.3 激光 347
14.3.1 激光產(chǎn)生原理及特性 347
14.3.2 激光器 349
知識拓展 351
習(xí)題 353
參考文獻(xiàn) 354
附錄 355