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第一章 力学的基本定律1

第一节　单位和量纲1

一、单位1

二、量纲1

第二节　质点的平面运动2

一、参照系2

二、位置矢量和位移2

三、平均速度和瞬时速度3

四、平均加速度和瞬时加速度3

五、法向加速度与切向加速度3

六、匀加速直线运动3

第三节　质点动力学的基本定律4

一、牛顿运动定律4

二、动能定理和机械能守恒定律5

三、动量定理和动量守恒定律7

第四节　刚体的转动8

一、刚体定轴转动的运动学8

二、转动动能和转动惯量10

三、刚体定轴转动定律12

四、刚体定轴转动的功和能14

五、角动量和角动量守恒定律15

六、进动现象18

第五节　物质的弹性和黏弹性19

一、物体形变19

二、应变和应力19

三、弹性模量20

四、弹性势能22

五、肌肉和骨骼的弹性23

六、黏弹性物质24

第六节　狭义相对论25

一、伽利略变换式25

二、狭义相对论的基本原理27

三、狭义相对论的时空观28

四、光的多普勒效应30

五、相对论性动量和能量31

第二章　流体的运动35

第一节　理想流体35

一、理想流体35

二、定常流动36

第二节　连续性方程37

一、连续性方程的推导37

二、连续性方程的医学应用39

第三节　柏努利方程39

一、柏努利方程39

二、柏努利方程的应用43

第四节　黏性流体的流动46

一、层流和湍流46

二、牛顿黏滞定律47

三、雷诺数48

四、黏性流体的流动规律49

五、黏性流体在医学中的应用53

第三章　液体的表面现象57

第一节　液体的表面张力57

一、液体的表面层57

二、液体的表面张力58

三、表面活性物质与表面吸附60

四、固体的表面吸附61

第二节　弯曲液面的附加压强61

一、任意弯曲液面内外压强差62

二、球形液面的附加压强63

三、肺泡的附加压强与表面活性物质64

第三节 毛细现象和气体栓塞65

一、润湿现象65

二、毛细现象66

三、气体栓塞68

第四章　振动和波动及超声波成像的物理原理第一节　简谐振动71

一、简谐振动的运动方程71

二、简谐振动的特征量73

三、简谐振动的矢量表示法75

四、简谐振动的能量76

第二节 阻尼振动、受迫振动和共振78

一、阻尼振动78

二、受迫振动和共振80

第三节　简谐振动的合成80

一、两个同方向、同频率简谐振动的合成80

二、同方向不同频率简谐振动的合成82

三、频谱分析85

四、两个同频率、互相垂直简谐振动的合成87

五、相互垂直不同频率简谐振动的合成89

第四节　简谐波90

一、机械波的产生90

二、波的几何描述91

三、波的频率、波长和波速91

四、简谐波的波动方程92

五、简谐波的能量与强度96

第五节　惠更斯原理及其应用100

一、惠更斯原理100

二、解释波的衍射现象101

三、波的折射的解释102

第六节　波的干涉103

一、波的叠加原理103

二、波的干涉103

三、驻波105

四、声源物体的固有频率107

第七节　声波和超声波109

一、声速、声压和声阻109

二、声强、声强级和响度级111

三、声波的反射和折射114

第八节　多普勒效应116

一、波源和观察者在其连线上运动116

二、波源和观察者的运动不在其连线上117

三、多普勒效应的应用118

第九节　超声波及其医学应用119

一、超声波的产生和探测119

二、超声波的特性及其对物质的作用119

三、超声波在医学中的应用121

第五章　生物热力学基础126

第一节　热力学的基本概念126

一、热力学系统126

二、状态与过程127

三、功和热量128

第二节　热力学第一定律129

一、热力学第一定律的表达式129

二、第一类永动机130

第三节　热力学第一定律的应用130

一、等容过程131

二、等压过程131

三、等温过程133

四、绝热过程133

第四节　热力学第二定律135

一、热力学第二定律的表述135

二、第二定律的统计意义和适用范围137

第五节　生物热力学138

一、人体代谢过程中的能量转换138

二、生物系统与热力学139

第六章　静电场与心电图141

第一节　电场与电场强度141

一、电荷以及电荷守恒定律141

二、库仑定律142

三、电场与电场强度142

四、场强的叠加原理143

五、点电荷及点电荷系的场强143

六、电场的几何描述145

第二节　高斯定理147

一、高斯定理147

二、高斯定理的小结148

三、高斯定理的应用149

第三节 电场力作功与电势151

一、静电场力作功151

二、静电场中的电势能153

三、电势和电势差153

四、点电荷及点电荷系电场电势的计算154

五、等势面和电势梯度156

第四节　电偶极子电场157

一、电偶极子157

二、电偶极子电场的电势158

三、均匀电场中的电偶极子159

四、电偶层159

第五节　静电场中的电介质161

一、电介质及其极化161

二、均匀电介质中的静电场163

三、介电常数164

第六节　静电场的能量165

一、电容器165

二、电容器中的电场能量166

三、静电场的能量和能量密度167

第七节　人体心电的物理原理169

一、心电场169

二、心电图波的形成171

第七章　直流电178

第一节　稳恒电流178

一、电流密度178

二、欧姆定律的微分形式179

三、电解质导电180

第二节　电源电动势182

一、电源电动势182

二、含源电路的欧姆定律183

第三节　基尔霍夫定律及其应用185

一、基尔霍夫第一定律185

二、基尔霍夫第二定律185

三、基尔霍夫定律的应用186

第四节 电容器的充电及放电过程189

一、放电过程190

二、充电过程191

三、时间常数191

第五节　电泳和电渗192

一、电泳192

二、电渗192

第八章　电磁现象195

第一节　磁感应强度195

一、磁感应强度195

二、磁场的几何描述196

三、磁场中的高斯定理197

第二节　稳恒电流产生的磁场197

一、毕奥-沙伐尔定律197

二、毕奥-沙伐尔定律的应用198

三、安培环路定律及应用201

第三节　磁场对电流的作用203

一、磁场对运动电荷的作用203

二、洛伦兹力的应用203

三、磁场对电流的作用205

第四节　磁介质207

一、磁介质中的磁场207

二、磁介质的微观结构与分类208

第五节　RL电路的暂态过程及磁场的能量211

一、RL电路的暂态过程211

二、磁场的能量212

第六节　电磁振荡和电磁波213

一、麦克斯韦电磁场理论的两个基本概念213

二、电磁波和电磁波谱214

三、紫外线和高频电的医疗应用217

第七节　生物磁场和磁场的生物效应219

一、生物磁场219

二、磁场的生物效应220

第九章　波动光学223

第一节　光的干涉223

一、相干光源及相干光223

二、光程及干涉理论224

三、干涉理论的应用227

第二节　光的衍射235

一、惠更斯-菲涅耳原理235

二、凸透镜的特点236

三、单缝衍射237

四、圆孔衍射240

五、光栅衍射241

六、光学仪器的分辨本领245

第三节　光的偏振246

一、偏振光和自然光247

二、偏振光的产生248

三、马吕斯定律250

第四节　物质的旋光性252

一、旋光物质252

二、旋光规律252

三、测量仪器253

第五节　光的吸收和散射253

一、光的吸收254

二、光的散射255

第十章　几何光学259

第一节　球面折射259

一、单球面折射259

二、共轴球面系统262

第二节　薄透镜的成像公式263

一、薄透镜成像公式263

二、薄透镜的组合264

三、透镜的像差265

第三节　厚透镜的作图求像267

一、共轴球面系统的三对基点267

二、作图法求像的规定268

第四节　眼睛的光学性质268

一、眼睛的结构268

二、眼睛的光学性质269

三、眼睛的屈光不正及其矫正271

第五节　光学仪器275

一、光学仪器的放大率275

二、放大镜的角放大率275

三、显微镜的成像原理276

四、几种特殊的显微镜279

五、检眼镜与纤镜280

第十一章　原子核和放射性核素成像的物理原理第一节　原子核的基本性质283

一、原子核的组成283

二、原子核的质量284

三、原子核的大小285

四、原子核的角动量和磁矩285

五、原子核的稳定性286

第二节　原子核的衰变288

一、α衰变288

二、β衰变289

三、γ衰变和内转换292

四、衰变纲图293

第三节 放射性核素的衰变规律293

一、衰变规律293

二、半衰期和平均寿命294

三、放射性活度294

四、两级串连衰变296

第四节　射线与物质的相互作用297

一、带电粒子与物质的相互作用297

二、光子与物质的相互作用301

三、中子与物质的相互作用303

第五节　辐射剂量304

一、X射线和γ射线的照射量304

二、吸收剂量305

三、相对生物效应系数和剂量当量305

第六节　射线探测器306

一、气体电离探测器307

二、闪烁探测器308

三、半导体探测器309

四、热释光剂量计310

第七节 原子核技术在医学上的应用310

一、放射治疗310

二、射线成像311

三、射线分析311

第八节　核医学影像技术312

一、γ照相机312

二、正电子发射断层成像314

三、SPECT成像315

第十二章　光谱与激光在医学中的应用第一节　光谱317

第二节　原子光谱318

一、原子的光学光谱319

二、标识伦琴射线谱319

第三节　分子光谱320

一、分子光谱的特点与分子内部运动的关系320

二、分子的转动能级和转动光谱322

三、分子的振动能级和振转光谱323

四、分子的电子振转光谱324

五、红外吸收光谱325

六、光谱分析原理326

第四节　红外线和紫外线327

一、红外线327

二、紫外线328

第五节　激光329

一、激光产生的原理329

二、氦氖激光器330

三、红宝石激光器331

四、几种常见的医用激光器332

五、激光的特点333

第六节　激光的生物作用333

一、热效应334

二、压强效应334

三、光化效应335

四、电磁效应335

五、弱激光的刺激作用336

第七节　激光的医学应用336

一、激光诊断与检测336

二、激光治疗338

第十三章　X射线成像的物理原理第一节 X射线的发现及其基本性质341

一、X射线的发现341

二、基本性质342

三、X射线的发生装置342

四、X射线的强度和硬度344

第二节　X射线谱345

一、X射线谱的特性346

二、连续X射线谱347

三、标识X射线谱349

四、X射线结构分析350

第三节　X射线的吸收350

一、单色X射线吸收的宏观规律351

二、连续X射线吸收的宏观规律354

三、X射线吸收的微观机制355

第四节　X射线在医学中的应用357

一、放射治疗357

二、临床诊断358

三、X射线断层摄影术359

四、计算机断层摄影术（X-CT）360

第五节 X射线计算机断层摄影术361

一、CT的成像原理362

二、图像重建方法365

三、CT装置370

四、使用和分析373

五、CT的分类及扫描方式379

第十四章　磁共振成像的物理原理第一节　磁共振基本原理387

一、在磁场中的原子核387

二、拉莫尔关系式388

三、核磁共振389

第二节 磁共振成像（MRI）389

一、磁共振成像389

二、磁化和弛豫390

第三节 质子密度T1、T2加权图像392

一、质子密度加权图像393

二、T1加权图像393

三、T2加权图像393

第四节　MRI成像方法394

一、自旋回波成像法394

二、反转恢复成像法395

三、快速成像法395

第五节 核磁共振成像及医学应用396

一、MRI的特点396

二、MRI的医学应用396

第十五章 量子物理学基础398

第一节　热辐射398

一、基尔霍夫辐射定律398

二、黑体辐射定律400

三、普朗克的量子假设401

四、热辐射在医学中的应用403

第二节　非温度辐射403

一、荧光、磷光和荧光分析404

二、荧光灯405

三、紫外线灯405

第三节　光度学基础及眼的视觉405

一、辐射通量、视见度函数405

二、光通量、发光强度与照度406

三、眼的视觉407

第四节　光的量子性409

一、光电效应409

二、爱因斯坦光电效应方程式411

三、光子的质量与动量411

四、康普顿效应413

第五节　微观粒子的波动性414

一、德布洛意波414

二、物质波的统计解释415

三、测不准关系416

第六节 波函数及薛定谔方程417

一、波函数417

二、薛定谔方程的建立418

三、一维势阱中的粒子420

第七节　类氢原子的能级421

一、能量量子化422

二、角动量量子化422

三、空间量子化422

四、电子的自旋423

第八节　量子生物学简介424

一、量子生物学的基本方法424

二、能量指数和结构指数428

三、核酸的结构与功能429

四、蛋白质的结构和性质432

五、量子生物学的其他研究实例433

主要参考文献438

习题答案439

附录446

附录A　国际单位制446

附录B　基本物理常数449