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绪论1

目 录1

第一章刚体的转动3

第一节定轴转动的运动学3

一、角位移角速度角加速度3

二、角量和线量4

第二节转动动能转动惯量5

一、转动动能5

二、转动惯量5

第三节转动定律7

一、力矩7

三、动能定理8

二、转动定律8

第四节角动量角动量守恒定律10

一、角动量10

二、空间旋转对称性和角动量守恒定律10

三、冲量矩和角动量定理11

第五节旋进12

习题14

阅读材料15

相对论简介15

混沌19

第一节应变和应力26

一、应变26

第二章物体的弹性26

二、应力27

第二节弹性模量29

一、弹性和塑性29

二、弹性模量29

第三节弹性势能32

第四节弹性腔的力学问题34

一、球形弹性腔的力学问题34

二、管形弹性腔的力学问题35

习题二35

阅读材料36

骨与肌肉的力学特性36

一、理想流体43

第三章流体的流动43

第一节理想流体的流动43

二、稳定流动44

三、连续性方程44

第二节伯努利方程46

一、伯努利方程46

二、伯努利方程的应用48

第三节粘性流体的流动51

一、层流和湍流51

二、牛顿粘滞定律51

三、雷诺数52

一、粘性流体的伯努利方程53

第四节粘性流体的流动规律53

二、泊肃叶定律54

三、斯托克司定律56

习题三57

阅读材料58

血液在循环系统中的流动58

生物材料的粘弹性61

第四章振动、波动和声波65

第一节简谐振动65

一、简谐振动方程65

二、简谐振动的特征量66

三、简谐振动的矢量图示法68

一、阻尼振动69

四、简谐振动的能量69

第二节阻尼振动、受迫振动和共振69

二、受迫振动和共振70

第三节简谐振动的合成71

一、两个同方向、同频率的简谐振动的合成72

二、两个同方向、不同频率的简谐振动的合成73

三、频谱分析73

四、两个同频率、互相垂直的简谐振动的合成74

第四节简谐波76

一、机械波的产生76

二、波面和波线77

第五节简谐波的波动方程78

第六节波的能量79

一、波的能量79

二、波的强度80

三、波的衰减81

第七节惠更斯原理83

一、惠更斯原理83

二、解释波的衍射83

第八节波的干涉84

一、波的叠加原理84

二、波的干涉84

三、驻波及半波损失86

第九节声波88

一、声压、声阻和声强89

二、声波的反射和透射91

三、声强级和响度级91

第十节多普勒效应93

一、波源和观察者在其连线上运动93

二、波源和观察者的运动不在连线上94

三、多普勒效应的应用95

第十一节超声波96

一、超声波的特性96

二、超声波在介质中的作用96

习题四97

超声技术及其医学应用100

阅读材料100

第五章分子动理论106

第一节物质的微观结构106

第二节理想气体分子动理论107

一、理想气体状态方程108

二、理想气体的微观模型108

三、理想气体压强公式109

四、理想气体的能量公式和能均分原理111

五、理想气体定律的推导112

第三节气体分子速率和能量的统计分布113

一、速率分布函数114

二、麦克斯韦速率分布定律114

三、气体分子的三种速率115

四、玻尔兹罗能量分布定律117

第四节气体内的输运过程117

一、分子的平均自由程和碰撞频率118

二、输运过程119

第五节液体表面现象121

一、表面张力和表面能121

二、曲面下的附加压强123

三、毛细现象和气体栓塞125

四、表面活性物与表面吸附129

习题五130

阅读材料131

生物膜的输运131

液晶和生物液晶态132

第六章热力学基础138

第一节 热力学的一些基本概念138

一、热力学系统138

二、准静态过程138

第二节 热力学第一定律139

一、功热量内能139

二、热力学第一定律140

第三节 热力学第一定律的应用141

一、等容过程142

二、等压过程143

三、等温过程144

四、绝热过程145

第四节 循环过程卡诺循环147

一、循环过程和热机的效率147

二、卡诺循环148

第五节 热力学第二定律150

一、热力学第二定律150

二、可逆过程和不可逆过程151

三、热力学第二定律的统计意义和适用范围151

四、熵熵增加原理和能量退降153

习题六154

阅读材料155

生物热力学155

一、电荷和库仑定律158

第七章静电场158

第一节电场和电场强度158

二、电场强度159

第二节高斯定律161

一、电场线和电通量161

二、高斯定理162

三、高斯定理的应用164

第三节电势和电势梯度166

一、静电场力作功166

二、电势167

三、电势梯度169

一、电偶极子171

第四节电偶极子与电偶层171

二、电偶层172

第五节静电场中的电介质174

一、电介质的极化174

二、电介质中的电场174

第六节 静电场的能量177

一、电容器177

二、静电场的能量177

习题七179

阅读材料180

生物电现象180

一、电流和电流密度194

第一节电流密度194

第八章直流电194

二、欧姆定律的微分形式195

三、电解质的导电性196

四、含源电路的欧姆定律197

第二节基尔霍夫定律199

一、基尔霍夫第一定律199

二、基尔霍夫第二定律200

第三节电容器的充电和放电201

一、RC电路的充电过程201

二、RC电路的放电过程203

习题八203

电泳205

阅读材料205

电渗206

第九章磁场207

第一节磁场磁感应强度207

一、磁场207

二、磁感应强度207

第二节磁场对运动电荷和电流的作用209

一、洛仑兹力209

二、霍尔效应211

三、磁场对载流导线的作用磁矩213

一、毕奥－沙伐尔定律216

第三节电流的磁场216

二、毕奥－沙伐尔定律的应用217

三、安培环路定律220

第四节磁介质222

一、磁介质中的磁场磁导率222

二、顺磁质、抗磁质和铁磁质223

第五节电磁感应定律226

一、磁通量226

二、电磁感应定律227

三、动生电动势228

四、感生电动势涡旋电场229

五、自感现象230

一、位移电流231

第六节电磁振荡和电磁波231

二、麦克斯韦方程组232

三、电磁振荡234

习题九236

阅读材料237

生物电阻抗237

生物医学电磁传感器240

第十章波动光学243

第一节光的干涉243

一、光的相干性243

二、光程和光程差244

三、杨氏实验245

四、洛埃镜实验248

五、薄膜干涉248

第二节光的衍射250

一、单缝衍射251

二、圆孔衍射253

三、光栅衍射254

第三节光的偏振256

一、自然光和偏振光256

二、马吕斯定律257

三、布儒斯特定律259

四、光的双折射260

五、二向色性和偏振片262

六、物质的旋光性263

习题十264

阅读材料266

偏振光技术的应用266

液晶的光学特性268

第十一章几何光学271

第一节 球面折射271

一、单球面折射271

二、共轴球面系统274

第二节 透镜275

一、薄透镜成像公式275

二、薄透镜组合277

三、厚透镜279

四、柱面透镜280

五、透镜的像差281

第三节 眼睛282

一、眼的光学结构282

二、眼的调节284

三、眼的分辨本领284

四、眼的屈光不正及其矫正284

第四节医用光学仪器287

一、放大镜287

二、光学显微镜288

习题十一293

阅读材料294

纤镜294

特殊显微镜295

第十二章量子力学基础300

第一节热辐射300

一、基尔霍夫辐射定律300

二、黑体辐射302

三、普朗克量子假设304

四、人与热辐射环境305

第二节光的量子性306

一、光电效应306

三、光子的质量和动量307

二、爱因斯坦光子假设307

四、康普顿效应308

第三节微观粒子的波动性309

一、德布罗意物质波假设309

二、电子显微镜311

三、德布罗意物质波的统计解释312

四、不确定关系312

第四节薛定谔方程314

一、波函数314

二、薛定谔方程的建立315

三、一维势阱316

一、氢原子光谱的规律320

第五节氢原子理论320

二、玻尔理论321

三、氢原子的量子力学描述324

第六节原子壳层结构328

一、多电子原子的近似处理328

二、原子的壳层结构329

第七节原子光谱和分子光谱331

一、原子光谱331

二、分子光谱331

三、光谱分析原理334

习题十二335

扫描隧穿显微镜336

阅读材料336

量子生物学概述337

第十三章X射线342

第一节X射线的产生342

一、X射线产生装置342

二、有效焦点和实际焦点344

三、X射线的强度与硬度345

第二节X射线的性质和X射线衍射346

一、X射线的性质346

二、X射线的衍射346

一、连续X射线谱349

第三节X射线谱349

二、标识X射线谱350

第四节物质对X射线的吸收规律352

一、单色X射线的吸收规律352

二、连续X射线的吸收规律353

习题十三354

阅读材料355

X射线的医学应用355

第十四章原子核和放射性368

第一节原子核的基本性质368

一、原子核的组成368

二、原子核的质量和大小369

三、原子核的角动量和磁矩370

四、原子核的质量亏损及结合能371

五、原子核的稳定性372

第二节原子核的衰变373

一、α衰变373

二、β衰变374

三、γ衰变和内转换376

第三节放射性核素的衰变规律378

一、衰变规律378

二、半衰期和平均寿命378

三、放射性活度379

四、放射平衡380

一、带电粒子与物质的相互作用381

第四节射线与物质的相互作用381

二、光子与物质的相互作用383

三、中子与物质的相互作用386

第五节辐射剂量386

一、X射线和γ射线的照射量387

二、吸收剂量387

三、剂量当量388

习题十四389

阅读材料390

射线的测量原理和放射性核素在医学上的应用390

基本粒子简介397

一、磁场对生物的物理作用400

第一节 磁场的生物效应400

第十五章生物磁现象400

二、磁场引起的化学或生化反应401

三、磁场的物理因子对生物作用的影响401

四、磁场对人体的作用及磁疗402

第二节 生物磁场403

一、心磁场和心磁图403

二、脑磁图404

第十六章激光及其医学应用406

第一节激光的基本原理406

一、原子的能级与粒子数按能级的分布规律406

二、光与原子的相互作用407

三、产生激光的基本思想409

第二节激光器411

一、激光器的构成411

二、激光器举例412

三、医用激光器413

第三节激光的特性414

一、方向性好414

二、亮度高、强度大414

三、单色性好415

四、相干性好415

五、偏振性好416

第四节激光的医学应用416

一、激光的生物作用417

二、激光在基础医学研究中的应用420

三、激光的临床应用422

四、激光的安全防护423

习题十六423

第十七章磁共振成像424

第一节核磁共振的基本概念424

一、原子核的自旋和磁矩424

二、原子核在磁场中的运动426

三、原子核在磁场中的能量和塞曼效应426

四、原子核的宏观磁化427

第二节核磁共振现象429

一、核磁共振现象的发生429

二、弛豫过程和弛豫时间430

三、自由感应衰减信号431

四、磁共振参数的医学诊断意义432

第三节磁共振成像的原理433

一、磁共振信号成像参数的检测和加权成像433

二、磁共振成像的基本方法435

三、图像重建436

四、核磁共振成像装置的基本结构437

第四节MRI的应用与发展438

一、MRI的优点438

二、MRI的发展和前景439

习题十七440

参考文献441