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| 編輯推薦： |
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《医用物理学》适用于高等医药院校及综合大学五年制和七、八年长学制学生，也可供医药院校其他专业、生命科学有关专业的师生和研究者使用。
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| 內容簡介： |
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医用物理学是物理学的重要分支学科，是物理学与医学相结合所形成的交叉学科，是医学专业学生的必修课程。《医用物理学》在内容上，既保持了物理学的系统性、完整性和科学性，又注重了其与医学的有机结合。《医用物理学》包含了力学基本定律、物体的弹性、流体的运动、分子动力学、热力学基础、振动、波动、声学、电学、磁学、直流电、光学、激光、Ｘ射线、原子核和放射性、量子基础等物理知识的内容，同时还包括以上物理知识在医学中的应用。例如肌肉、骨骼的力学性质，血液的流动，呼吸系统气体的流动，听觉的物理过程及听力测试。人体导电性、心电、脑电、电生理有关知识以及Ｘ射线、原子核的放射性，激光等在医学中的应用？《医用物理学》对每章提出了明确的教学与学习要求，并给出了相当数量的思考题、习题，以便更好地帮助学生理解和掌握各章的知识。
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| 目錄：
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绪论
第1章力学基本规律
第一节质点的运动
第二节牛顿运动定律
第三节功和能？能量守恒定律
第四节动量守恒定律
第五节刚体的转动
第六节应力和应变
第七节弹性模量
第2章相对论基础
第一节伽利略变换
第二节狭义相对论基本原理
第三节狭义相对论的时空观
第四节相对论动力学
第五节广义相对论简介
第3章流体的流动
第一节理想流体的定常流动
第二节黏性流体的流动
第三节血液的流动
第4章分子动理论
第一节物质的微观结构
第二节理想气体分子动理论
第三节气体分子速率分布和
能量的统计规律
第四节液体的表面现象
第5章热力学基础
第一节热力学的基本概念
第二节热力学第一定律
第三节热力学第一定律的应用
第四节循环过程卡诺循环
第五节热力学第二定律
第6章机械振动
第一节简谐振动
第二节阻尼振动受迫振动共振
第三节简谐振动的合成
第四节振动医学应用
第7章机械波和声波
第一节机械波的产生及描述
第二节波的能量与强度
第三节波的干涉
第四节声波
第五节多普勒效应
第8章静电场
第一节电场强度
第二节高斯定理
第三节电势
第四节电偶极子和电偶层
第五节静电场中的电介质
第9章稳恒电流
第一节电流的描述
第二节欧姆定律
第三节含源电路的欧姆定律
第四节基尔霍夫电路方程
第五节电容器的充放电过程
第六节神经纤维的电缆方程
第10章电磁现象
第一节磁场、磁感应强度
第二节电流的磁场
第三节磁场对电流的作用
第四节磁介质
第五节电磁感应
第六节磁场的医学应用
第11章波动光学
第一节光的干涉
第二节光的衍射
第三节光的偏振与旋光性
第12章几何光学
第一节球面折射
第二节透镜
第三节眼睛的屈光系统
第四节放大镜检眼镜纤镜
第五节显微镜
第六节光学的生物医学应用
第13章量子力学基础
第一节光的波粒二相性
第二节氢原子结构、玻尔理论
第三节微观粒子的波粒二相性
第四节薛定谔方程
第五节激光
第14章X射线
第一节X射线的基本性质
第二节X射线的产生
第三节X射线的强度和硬度
第四节X射线谱
第五节物质对X射线的吸收
第六节X射线的医学应用
第15章原子核和放射性
第一节原子核的结构与基本性质
第二节原子核的放射性衰变
第三节核衰变方式
第四节放射平衡和放射性核素来源
第五节射线与物质的相互作用
第六节辐射剂量与辐射防护
第七节放射性核素的医学应用
附录
英中名词对照索引
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| 內容試閱：
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绪论
医用物理学是医学专业学生的基础课之一，开设这门课的目的是根据专业培养目标的要求。在中学物理学的基础上，进一步深化物理概念和物理规律。扩大物理知识的领域，为学习现代医学打下必要的物理学基础，要学好这门课。首先要了解物理学研究的对象？方法及其与医学的关系。
一？物理学研究的对象
物理学是研究最普遍？最基本的物质运动形态的科学。是探索物质运动规律？物质结构及相互作用的科学。物质是在人们周围存在着的客观实体。从粒子？原子？分子到宇宙天体。从蛋白质？细胞到人体，从电磁场到引力场都是物质。所有物质都在不停地运动和变化着。运动是物质存在的形式。是物质的固有属性。因此，物理学研究的领域非常宽广。如自然界和人类活动中最常见的机械运动？分子热运动？电磁变化？原子和原子核的运动等都属于物理学研究的范畴。物理学研究的范围在空间尺度上所涉及的从小到质子半径10-15m。大到可观测到最远类星体的距离1026m。在时间尺度上从短到10-25s的最不稳定的粒子的寿命。直到长达1039s的质子寿命。物理学所研究的运动形式。普遍存在于其他高级？复杂的物质运动形式之中。生命现象是物质世界中的高级运动形态。不管生命活动多么复杂。其中也必定涉及一些物理现象。例如，细胞？分子？电子之间都遵守万有引力定律。人体的代谢遵从能量守恒和转换定律。生物电的电学性质符合电磁学的规律等。因而，物理学是自然科学和工程技术的基础。也是医学的基础。
二？物理学与医学的关系
生产实践和科学实践是物理学发展的动力。反过来物理学的成就又促进了生产实践和科学实践的发展。物理学与医学的关系也不例外。物理学的一些新发现。为医学的发展提供了理论基础和手段。反过来。医学的不断发展。又向物理学提出了新的课题。它们互相促进，互相推动。
医学是以人为对象的生物科学。它所研究的是属于高级的？复杂的物质运动形态———生命现象。这些运动形态是以物理学和化学的运动形态为基础的。因此，不掌握物理学的基本规律，就无法深入了解医学所研究的生命现象。生命现象除了必须服从有关的物理学和化学的规律外。还有它独特的规律。因而不能简单地把生命现象看做是物理学和化学的总和。
随着人们对生命现象认识的逐步深入。生命科学已经从宏观形态的研究进入到微观机制的探讨。从细胞水平进入到分子水平。对生命现象本质的研究。需要研究生物分子本身的结构？构象？能量状态及其变化。以及这些状态和变化与功能之间的联系。这些研究应用了过去已经发展起来的以及近代正在发展的各种物理学技术。如电子显微镜？光学显微镜？荧光偏振？光散射。以及各种光谱和波谱等技术。在医学研究？预防？临床诊断和治疗方面的技术手段正日新月异地发展着。其中主要是物理学技术。如各种内镜？微波？超声？激光？磁共振成像MRI？电子计算机X线断层扫描术X－CT？核医学等技术。物理学每一次的新发现或技术发展到每一个新的阶段。都为医学研究和医疗实践提供更先进？更方便和更精密的仪器和方法。
物理学与医学的关系可归结为两个主要方面:①物理学知识是了解生命现象所不可缺少的基础。②物理学所提供的方法技术。为医学研究和医疗实践开辟了新的途径。
三？物理学的学习方法
物理学的发展过程是人类对自然界认识过程中的一个重要组成部分。物理学中的规律大都来自长期的科学实践。因此，物理学的研究应以观察和实验为基础。并对观察与实验的结果进行定量的或定性的分析。在观察和实验所得大量资料的基础上。经过分析？概括？判断和推理。把事物的本质和内在联系抽象到更一般的形式。于是就有了假设。由假设再经反复验证。被证明能正确反映客观规律时。则上升为定律和理论。理论再回到实践中去检验。
物理学是一门实验科学。要学好物理学，必须重视物理实验，学会使用基本仪器。掌握一些测量方法？技术操作等，在实验过程中积极思维，敢于实践。勇于创新。
我们一方面要牢固掌握书本的讲授内容，另一方面还要经常注意医学物理学的新进展？新发现。为学好医学打下必要的基础。
武宏
第1章力学基本规律
本章要求
1掌握位置矢量？位移？速度？加速度。理解这些物理量的矢量性？瞬时性和相对性。掌握自然坐标表示法。会计算质点在平面内运动时的速度和加速度。以及质点作圆周运动时的角速度？角加速度？切向加速度和法向加速度。理解运动方程的物理意义。了解求解质点的位置？位移？速度和加速度的方法以及利用加速度和初始条件求速度？运动方程。
2掌握牛顿定律的基本内容及其适用条件。理解惯性系。掌握用隔离体法分析物体的受力情况。能用微积分方法求解变力作用下的简单质点动力学问题。了解惯性参照系？力学相对性原理。
3掌握功的概念。能计算变力的功。理解保守力作功的特点及势能的概念。会计算万有引力？重力和弹性力的势能。理解动量？冲量概念。掌握动量定理和动量守恒定律。掌握动能定理。掌握运用动量和能量守恒定律分析力学问题的思想和方法。
4理解描写刚体定轴转动角速度和角加速度的物理意义。并掌握角量与线量的关系。理解力矩？转动动能和转动惯量概念。掌握刚体绕定轴转动的转动定律和角动量守恒定律。
5理解应力和应变的概念。掌握张应变？压应变和切应变。以及张应力？体应力和切应力的表示方法。理解弹性模量的概念。掌握杨氏模量？体变模量和切变模量的表示方法。
第一节质点的运动
……
研究物体的运动时。如果物体的大小和形状在所研究的问题中可以忽略。在物理学中一般将其抽象为一个质量与它相同的点。叫质点particle。
质点在一段时间内移动的实际距离称为这段时间内的路程。其位置的改变称为它的位移displacement。如图1－1所示。设质点在t和t+Δt时刻分别通过点A和点B。其位置矢量。简称位矢positionvector为rt和rt+Δt。则位移即为Δt时间内的增量Δr=rt+Δt-rt。
质点的运动实际上就是它的位置。即位矢随时间的变化。在直角坐标系中。用函数可以表示为r=rt1－1图1－1位移
式1－1即为质点运动方程的矢量表示式。若位矢在直角坐标系中的三个分量分别是xti。ytj和ztk。则有
rt=xti+ytj+ztk1－2
作为时间函数的三个坐标值x=xt。y=yt。z=zt1－3
这组函数称为质点的运动函数。是运动方程的标量表示式。这三个函数表示的是质点沿各坐标轴的分运动。而实际运动是由这三个函数的总体表示的。质点的实际运动是各分运动的矢量合成。这一关系称为运动的叠加原理。
位移Δr和发生这段位移所经历的时间Δt的比称为质点在这段时间内的平均速度meanvelocity。即v=ΔΔrt1－4
平均速度也是矢量。它的方向就是位移的方向。如图1－2。当Δt趋于零时。式1－4的极限。即位移对时间的变化率。称为质点在时刻的瞬时速度instantaneousvelocity。简称速度velocity。即
v=limΔr=dr1－5
Δt→0Δtdt
速度是位移的导数。所以某点处的速度方向。就是该点处趋于零时的方向。即沿着该时刻质点所在处运动轨道的切线方向。
在直角坐标系中。速度的分量表示为
v=ddxti+ddytj+ddztk=vxi+vyj+vzk1－6
速度的大小称为速率speed。即
dr=lim|Δr||v|=
Δt→0Δt用Δs表示在时间Δt内质点沿轨道所经历的路程。当Δt趋于零时。|Δr|和Δs趋于相同。所以速率v又可写为
dtdr|v|==lim|Δr|=limΔs=ds1－7
Δt→0ΔtΔt→0Δtdtdt
即速率等于质点所走过的路程对时间的变化率。是标量。
当质点的运动速度随时间改变时。常常需要了解速度变化的情况。速度变化的情况用加速度acceleration表示。以vt和vt+Δt分别表示质点在时刻t和t+Δt的速度。则在这段时间内的平均加速度是
a=vt+ΔΔtt-vt=ΔΔvt1－8
当Δt趋于零时。平均加速度的极限。即速度对时间的变化率。称为质点在时刻t的瞬时加速度。简称加速度。即
a=limΔv=dv1－9
Δt→0Δtdt
图1－2平均速度与瞬时速度
加速度也是矢量。它是速度对时间的一阶导数。同时也是位移对时间的二阶导数。见下式。不论是速度的大小发生改变。还是速度的方向发生变化。都会产生加速度。
a=ddvt=dd2t2r1－10
在直角坐标系中。加速度的分量表示式为
a=ddvtxi+ddvtyj+ddvtzk=axi+ayj+azk1－11
显然。如果加速度的方向和速度的方向一致。那只是由于速度的量值发生变化而方向不变。质点在做直线运动。如果加速度的方向和速度的方向不一致。质点在做曲线运动。如果加速度的方向和速度的方向垂直。那只是由于速度的方向在改变而量值不变。所以曲线运动在任何时刻的加速度都可以分解为沿速度方向的切向加速度tangentialaccelerationat和垂直于速度方向的法向加速度normalaccelerationan。切向加速度描述了速度量值的改变。法向加速度描述了速度方向的改变。
第二节牛顿运动定律
研究物体运动与物体间相互作用的联系和规律是力学的动力学部分。牛顿运动定律是动力学的基本内容。牛顿运动定律一般是对质点而言。但由此可导出刚体？流体等的运动定律。因此。牛顿运动定律是整个经典力学的基础。
一？牛顿运动定律
牛顿总结了前人的成就。于1687年在。自然哲学的数学原理。中提出了三条运动规律。统称为牛顿运动定律。牛顿第一定律:任何物体都保持其静止或匀速直线运动状态。直到其他物体的作用迫使它改变这种状态为止。牛顿第一定律表明。任何物体都有保持其原有运动状态不变。即保持其速度不变的特性。这一特性叫做物体的惯性。因此。第一定律也叫惯性定律。牛顿第二定律:物体受到外力作用时。所获得的加速度的大小与合外力的大小成正比。与物体的质量成反比。加速度的方向与合外力的方向相同。第二定律指出。质量为m的物体。在合外力f作用下。如果获得的加速度为a。则f=kma1－12式中。k为比例系数。在国际单位制中。k=1上式可写成f=ma1－13这就是通常所用的牛顿第二定律的数学表达式。牛顿第三定律:当甲物体有力作用于乙物体时。乙物体也必然同时有力作用于甲物体。这两个力在同一直线上。大小相等而方向相反。即F=-F。第三定律表明。作用力和反作用力必定分别作用甲在相互乙作用着的两个物体上。作用力和反作用力还必定是属于同一性质的力。如同属弹性力？万有引力？摩擦力等。
这三条定律是密不可分的整体。第一和第二定律分别定性和定量地说明了物体运动状态的变化和其他物体对它作用的力之间的关系。第三定律则进一步说明力的相互作用性质及相互作用的力之间的定量关系。
对于不同的参考系。同一物体的运动形式可以不同。但运动的描述是相对的。可以根据研究问题的方便任意选取参考系。那么应用牛顿定律时参考系能否任意选吗?例如。停在火车站台上的一辆小车。在站台上的人看来。小车受的合力为零。加速度也为零。符合牛顿定律。可是在加速行驶的列车车厢中的人观察这辆小车。将发现小车向列车尾部方向做加速运动。小车受的合力仍为零。合力为零而有了加速度。这是违背牛顿定律的。这是因为在不同的参考系中。物体受力相同。而加速度则可能不同。
凡牛顿定律成立的参考系叫做惯性参考系。简称惯性系。由实验表明。相对于上述惯性系做匀速直线运动的参考系都是惯性系。做变速运动的参考系是非惯性系。前面提到的加速运动的列车车厢。由于它相对于地面参考系有明显的加速度。所以不能当做惯性系看待。具体判断一个实际的参考系是不是惯性系。要根据经验观察。
二？单位和量纲
各物理量间常常通过定义或定律有一定的联系，如力？质量和加速度通过牛顿第二定律联系在一起。一般常选几个物理量作为基本量fundamentalquantity。规定它们的单位作为基本单位fundamentalunit。其他物理量及其单位通过定义或定律由基本量及基本单位导出。由基本量导出的物理量叫做导出量
……
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