“醫學物理學”是物理學與醫學相結合的壹個分支。作為醫學、藥學、衛生學、生物學專業學生的壹門基礎課,學生除了掌握物理學的基本概念和原理外,還必須能夠掌握物理學在生物醫學領域的應用。在教材編寫過程中,參考了大量國內外優秀教材和最新研究成果,結合作者多年的教學改革和實踐經驗,在數字教育技術的支持下,力求使教材更好地服務於社會。
教材特點
1.物理學是壹門研究自然規律的學科。教材是彩色印刷的,非常貼近多彩的世界。精心繪制的彩色圖形和精美的圖像不僅使書籍美觀,而且更加生動、準確地描述了物理現象。例如,彩色板可以真實地顯示各種波段的光的顏色,這是傳統的黑白印刷完全無法做到的。此外,教材還特別註重版面設計,讓讀者感到賞心悅目,產生。
2.為了突出“醫學物理學”的跨學科性質,教材的所有章節都融入了壹定篇幅的相關生物醫學領域的物理應用與研究,如振動與波壹章,介紹了超聲波在醫學中的應用以及A、B、D、M超聲波的工作原理;量子物理學中介紹了量子生物學的研究方法,每章開頭還介紹了壹個生物醫學應用案例。
3.該教材以數字化教學平臺為支撐,為教材使用者提供各種媒體的教材。通過掃描教材上的二維碼,可以直接鏈接到我們提供的實物資源庫。比如1章節開頭的應用案例,讀者可以通過掃描二維碼直接觀看《脊柱應力》的微課視頻。
4.課堂教學中的互動壹直是大班教學中的薄弱環節。根據近幾年的教學實踐,我們開發了壹個手機答疑系統來解決這個問題。為了讓更多的老師分享我們的教學成果,我們在配套的電子教案中植入了手機答題系統,設置了適合課堂討論的互動問題。當然,老師也可以通過我們的系統設計自己的課堂討論題,進行課堂討論。具體地,移動電話應答系統提供
5.據調查,高校《醫學物理學》的教學時數有長有短,本教材是按照68個教學時數(不含實驗時數)編寫的。考慮到學時長短的因素,教材每壹章都是獨立編寫的,便於不同學院的老師根據實際教學學時安排教學內容。
教材
為了方便教學,本書為教師提供了電子教案。電子教案還包括供教師使用的圖形、圖像、電影、動畫和物理課件。此外,教案還為教師提供了在線答疑系統的鏈接。
表示感謝/感激
在教材編寫過程中,谷牧先生和王祖遠先生給予了悉心指導和幫助。在配套資源庫的建設中,他們得到了教研室老師的大力支持。吳天剛先生負責制作實物數字模型和視頻資料。趙、兩位老師在題庫建設中做了大量的工作,在此表示衷心的感謝。
在編寫本教材的過程中,我也得到了同濟大學醫學院楊耀勤老師、陶慧紅老師和新華醫院李蕙敏老師的幫助,在此表示衷心的感謝。
限於編者的學術水平,教材中不可避免地存在壹些不當之處。希望老師和同學們在使用過程中多提寶貴意見,我們會在以後的再版中進行修正,讓教材在使用中不斷完善。
編譯程序
2014年6月,在同濟大學,1章,剛體力學與人體力學導論。
1.1剛體轉動
1.1.1剛體的平移和旋轉
1.1.2描述剛體在定軸上轉動的物理量。
1.1.3角度量和線性量的關系
1.2旋轉定律
1.2.1扭矩
1.2.2旋轉定律
1.2.3慣性矩
1.2.4質心運動定理
1.3剛體定軸轉動的動能定理和功能原理
1.3.1剛體的轉動動能和勢能
1.3.2剛體定軸轉動的動能定理
1.3.3定軸轉動剛體的功能原理和機械能守恒定律
1.4角動量定理和剛體角動量守恒定律
1.4.1剛體對定軸的角動量
1.4.2剛體的角動量定理
1.4.3剛體角動量守恒定律
1.4.4剛體進動
1.5物體的彈性
1.5.1線性應變和正應力
1.5.2剪切應變和剪切應力
1.5.3體應變和體應力
1.5.4骨材料的機械性能
1.6人體力學簡介
1.6.1肌肉的力學性能
1.6.2骨的杠桿
第2章流體力學和血液流變學導論
2.1流體運動的描述
2.1.1描述流體運動的方法
2.1.2速度場的穩定流動
2.1.3流線型流量管
2.2理想流體連續性方程
2.2.1理想流體
連續性方程
2.3伯努利方程
2.3.1理想流體的伯努利方程
2.3.2伯努利方程的應用
2.4粘性流體的運動
2.4.1牛頓粘度定律
2.4.2層流和湍流雷諾數
泊肅葉定律
2.4.4粘性流體的伯努利方程
2.5流體中物體的運動
2.5.1理想流體中物體的運動
2.5.2粘性流體中物體運動的斯托克斯定律
2.6血液流變學導論
流體變形和粘度
2.6.2血液粘度及其影響因素
2.6.3血管因素對血流的影響
第3章振動和波、聲波和超聲波
3.1簡諧振動
3.1.1彈簧振動器
3.1.2描述簡諧振動的物理量。
3.1.3簡諧振動的速度和加速度。
3.1.4簡諧運動的旋轉矢量表示
3.1.5簡諧振動的能量。
3.2簡諧運動的合成
3.2.1同向同頻簡諧運動的合成
3.2.2同方向不同頻率的簡諧運動合成拍。
3.2.3相互垂直的簡諧運動的合成李沙育如圖所示。
3.3阻尼振動強迫振動* * *振動
3.3.1阻尼振動
3.3.2強迫振動* * *振動
3.4機械波
機械波的產生和傳播
波動的描述
3.5平面簡諧
3.5.1平面簡諧波函數
3.5.2波函數的物理意義
波浪能
3.6波的衍射和幹涉
3.6.1惠更斯主波衍射
3.6.2波浪幹擾
3.7多普勒效應和超波速現象
多普勒效應
沖擊波
3.8聲波
3.8.1聲波和聲速
聲壓和強度
3.8.3聲強級和響度級
3.9超聲和超聲診斷
3.9.1超聲波及其應用原理
3.9.2超聲波醫學診斷
第四章分子動力學理論液體的表面現象
4.1分子動力學理論的基本概念
4.1.1物質的微觀模型
4.1.2宏觀描述和微觀描述
4.1.3熱力學系統的平衡狀態
4.1.4理想氣體的微觀模型
4.1.5理想氣體狀態方程
4.2理想氣體的微觀解釋
4.2.1理想氣體壓力的統計意義
4.2.2溫度的微觀解釋
4.3氣體分子的速度分布和能量分布
4.3.1麥克斯韋速率分布函數
4.3.2分子的平均自由程和平均碰撞頻率
玻爾茲曼能量分布
4.4運輸過程
4.4.1熱傳導過程
4.4.2擴散現象
4.4.3跨膜運輸
4.5液體的表面現象
4.5.1液體的表面張力和表面能
4.5.2彎曲液面的附加壓力
4.5.3潤濕和不潤濕現象
毛細現象
氣體栓塞
4.5.6表面活性物質和表面吸附現象
第五章熱力學熵與生命
5.1熱力學的基本概念
5.1.1準靜態過程
5.1.2工作
5.1.3熱度
5.1.4內能
5.2熱力學第壹定律
5.2.1熱力學第壹定律的數學描述
熱力學第壹定律的應用
5.2.3生命系統的能量交換和新陳代謝
5.3循環過程中的卡諾循環
5.3.1循環過程及其效率
卡諾循環
5.4熱力學第二定律
5.4.1熱力學第二定律描述
5.4.2熱力學第二定律的統計意義
卡諾定理
5.5熵增熵原理
5.5.1熵引入
熵增原理
5.5.3熵和熱力學概率
5.6熵與生命
5.6.1生命熱力學基礎
5.6.2熵和種群極限
第六章靜電學生物電現象
6.1電場電場強度
6.1.1收費
6.1.2庫侖定律
6.1.3電場和電場強度
6.1.4電場強度的計算
6.2高斯定理
6.2.1電場線
電通量
6.2.3高斯定理及其應用
6.3靜電場的回路定理電勢
6.3.65438電場力作功靜電場+0回路定理
6.3.2電勢能
電勢差
電勢的計算
6.4靜電場中的電介質
電介質
電介質的極化強度
6.4.3電介質中的電場
6.5生物電現象
6.5.1生物電的發現
6.5.2生物電的原因
心電圖和腦電圖
第七章恒定磁場的生物磁效應
7.1恒定磁場磁感應強度
7.1.1磁性的起源
7.1.2磁場磁感應強度
7.2 Biot?薩伐爾定律
7.2.1 Biot?薩伐爾定律的描述
7.2.2 Biot?薩伐爾定律的應用
7.3磁場中的高斯定理
7.3.1磁感應線
7.3.2恒定磁場中磁通量的高斯定理
7.4安培環路定理及其應用
7.4.1安培恒定磁場回路定理
7.4.2安培環路定理的應用
7.5磁場對運動電荷和電流的影響
7.5.1洛倫茲力
霍爾效應
安培力
7.5.4磁場對載流線圈的影響
7.6磁介質
磁介質的分類
7.6.2磁介質的磁化機理
7.6.3有介質時的高斯定理和安培環路定理
7.7磁場的生物效應
7.7.1生物磁現象
7.7.2磁場對生物體的影響
第八章電磁感應電磁場和電磁波
8.1法拉第電磁感應定律
8.1.1電磁感應定律
8.1.2楞次定律
8.2動態電動勢感應電動勢
8.2.1動態電動勢
8.2.2感應電動勢感應電場
8.3自感和互感磁場能量
8.3.1自感現象
8.3.2互感現象
8.4麥克斯韋位移電流方程
8.4.1位移電流
完整的現行法律
麥克斯韋方程組
8.5電磁波及其對生物體的影響
8.5.1赫茲實驗
8.5.2電磁波特性
電磁波譜
8.5.4電磁場對生物的影響
第九章波動光學
9.1光的幹擾
9.1.1光的相幹性
9.1.2光程
9.1.3楊氏雙縫實驗
9.1.4薄膜幹涉
9.2光的衍射
9.2.1光衍射現象
9.2.2單縫衍射
9.2.3圓孔衍射光學儀器的分辨率
光柵衍射
9.3光的偏振
9.3.1自然光和偏振光
9.3.2偏光器和分析器的馬裏烏斯定律
9.3.3反射和折射光偏振的布魯斯特定律
9.4光的雙折射
9.4.1晶體的雙折射
9.4.2橢圓偏振和圓偏振波片
光學活性物質
第10章幾何光學醫療光學儀器
10.1幾何光學的基本原理
10.1.1光線直線定律
10.1.2光反射定律
10.1.3光的折射定律
10.1.4全反射纖維鏡
10.2球面折射成像
10.2.1球面折射物體像公式
10.2.2光功率和焦距
10.3薄透鏡成像
10.3.1薄透鏡的物像公式
10.3.2薄透鏡的光焦度和焦距
10.3.3薄透鏡成像的繪制方法
10.4眼
10.4.1人眼結構
10.4.2單眼
10.4.3眼睛的調節視力
10.4.4屈光不正及其矯正
10.5放大鏡
10.6顯微鏡
1顯微鏡的成像原理
10.6.2顯微鏡的分辨率
第11章量子物理和量子生物學基礎
11.1黑體輻射和普朗克量子假說
11.1.1熱輻射
11.1.2黑體輻射
11.1.3黑體輻射公式
11.1.4普朗克量子假說
11.2光的波粒二象性
11.2.1光電效應
11.2.2愛因斯坦的光量子理論
11.2.3康普頓效應
11.3氫原子光譜和玻爾理論
11.3.1氫原子光譜
11.3.2玻爾的氫原子理論
11.4物質波的測不準關系
11.4.1德布羅意波
11.4.2德布羅意波的實驗驗證
11.4.3德布羅意波的統計解釋
11.4.4不確定關系
波函數為11.5的薛定諤方程
11.5.1波函數
11.5.2薛定諤方程
11.5.3薛定諤方程的應用
11.6量子生物學基礎
11.6.1量子生物學的研究方法
11.6.2量子生物學的研究領域
11.6.3量子藥理學
11.6.4量子醫學
第12章核物理核磁共振* * *
12.1原子核的基本性質
12.1.1核的組成
12.1.2原子核的質量和大小
12.1.3核素圖
12.1.4核的自旋和磁矩
12.2原子核的結合能和核力
12.2.1核結合能
12.2.2核力量
12.3核的放射性
12.3.1放射性的壹般現象
12.3.2半衰期的核衰變定律
65438+
12.4輻射劑量和輻射防護
12.4.1輻射劑量
12.4.2輻射防護
12.5放射性核素在醫學中的應用
1示蹤原理
12.5.2放射診斷和放療
12.6核磁共振* * *振動
12.6.1核磁* * *振動基本原理
12.6.2核磁共振波譜儀
12.6.3磁* *振動成像
13章激光和X射線及其醫學應用
13.1激光器
13.1.1激光生成原理
1.2激光的生物效應
13.1.3激光的醫學應用
13.1.4醫用激光器簡介
13.2倍x光
13.2.65438+X射線生成
13 . 2 . 2 x-射線強度和硬度
13.2.3X射線光譜
13 . 2 . 4倍射線吸收
13 . 2 . 5 X X射線與物質相互作用
13.2.6X射線的生物效應
13 . 2 . 7 Xx光的醫療應用
附錄常見物理常數
參考