物理學

物理學是研究物質的基本結構、基本運動形式、相互作用的自然科學。物理學的理論、方法與技術對現代醫藥科學的發展作出了突出貢獻。20世紀初相對論、量子論的出現更是推動人類社會進入信息時代。目前X射線、生物電、激光、超聲、核磁共振、各種顯微技術等已廣泛應用於醫學臨牀及研究領域。本書所選的內容涵蓋了絕大部分中醫藥類院校現在講授的物理學全部內容，如剛體力學、分子物理學、熱力學、電磁學、光學、量子物理、原子核物理等，並增加了和醫學緊密相關的物體的彈性、流體力學、液體的表面現象、生物電現象、X射線、相對論等內容。在編寫時注意由淺入深，避免繁瑣的數學運算，力求文字簡練、流暢，*限度滿足教學的實際需要。同時，在傳授物理知識的同時，注重物理思想、物理方法的介紹。為加強物理學與實際的結合，特別在某些重要原理和知識點後安排拓展閲讀，內容涉及相關科學家的介紹、重大理論發現的經過、新方法及新技術的應用等。相關鏈接一般篇幅不長，以定性説明為主，以此起到開闊視野、激發興趣、拾遺補缺的作用。

第一章力學基礎知識1

第一節剛體力學 / 1

一、剛體的定軸轉動 / 1

二、轉動動能轉動慣量 / 3

三、轉動定律 / 6

四、角動量定理角動量守恆定律 / 7

五、陀螺的進動 / 8

第二節物體的彈性 / 9

一、應變和應力 / 9

二、 彈性模量 / 11

三、形變勢能 / 13

第三節骨骼和肌肉的力學性質 / 14

一、骨骼的力學性質 / 14

二、肌肉的力學性質 / 16

拓展閲讀骨骼的生物力學性質 / 19

思考題 / 20

習題 / 20

第二章流體的運動21

節理想流體的穩定流動 / 21

一、流體的特性 / 21

二、理想流體的穩定流動 / 22

三、連續性方程 / 22

第二節伯努利方程及其應用 / 23

一、伯努利方程 / 23

二、伯努利方程的應用 / 25

第三節黏性流體的運動 / 27

一、牛頓黏滯定律 / 27

二、 層流湍流雷諾數 / 28

三、黏性流體的運動規律 / 29

第四節血液的流動 / 31

一、血液循環的特性 / 31

二、人體血循環系統中的血流速度 / 32

三、血流過程中的血壓分佈 / 32

四、心臟的功和功率 / 33

拓展閲讀心臟血流動力與心音 / 33

思考題 / 34

習題 / 34

第三章分子物理學基礎36

節理想氣體的壓強和温度 / 36

一、理想氣體的微觀模型 / 36

二、理想氣體的壓強公式 / 37

三、理想氣體的温度 / 39

第二節能量按自由度均分原理 / 40

一、自由度數 / 41

二、能量按自由度均分原理 / 41

三、理想氣體的內能 / 43

第三節液體的表面現象 / 44

一、表面張力表面能 / 44

二、彎曲液麪的附加壓強氣體栓塞現象 / 47

三、表面活性物質和表面吸附 / 50

第四節液體的附着層現象 / 51

一、浸潤現象 / 51

二、毛細現象 / 52

拓展閲讀肺泡中的壓強 / 54

思考題 / 55

習題 / 55

第四章熱力學基礎57

節熱力學的一些基本概念 / 57

一、熱力學系統 / 57

二、平衡態 / 57

三、準靜態平衡過程 / 58

第二節熱力學定律 / 58

一、內能熱量功 / 58

二、熱力學定律 / 59

第三節熱力學定律的應用 / 60

一、等容過程 / 60

二、等壓過程 / 61

三、等温過程 / 61

四、絕熱過程 / 62

第四節卡諾循環熱機效率 / 63

一、循環過程 / 63

二、熱機效率 / 64

三、卡諾循環卡諾熱機效率 / 65

第五節熱力學第二定律 / 66

一、熱力學第二定律 / 66

二、可逆和不可逆過程 / 67

三、卡諾定理 / 67

第六節熵熵增加原理 / 68

一、熵的概念 / 68

二、熵增加原理 / 69

三、熵變的計算 / 70

拓展閲讀熵、混沌與信息 / 71

思考題 / 72

習題 / 73

第五章靜電場75

節庫侖定律電場強度 / 75

一、庫侖定律 / 75

二、電場電場強度 / 76

第二節靜電場中的高斯定理 / 80

一、電場線電通量 / 80

二、高斯定理及其應用 / 81

第三節電勢與電勢差 / 85

一、電場力所做的功 / 85

二、電勢與電勢差 / 86

三、電場強度與電勢的關係 / 89

第四節靜電場中的電介質 / 90

一、電介質 / 91

二、電介質的極化電極化強度 / 91

三、電介質中的電場 / 93

第五節生物電現象 / 93

一、能斯特方程 / 93

二、靜息電位動作電位 / 95

第六節心電的物理基礎 / 95

一、心肌細胞的電偶極矩 / 95

二、心電向量心電向量環 / 96

三、心電圖波的形成 / 96

拓展閲讀靜電在醫藥學中的應用 / 97

思考題 / 98

習題 / 99

第六章恆定電流與電路100

節電流密度 / 100

一、電流強度 / 100

二、電流密度 / 101

三、電流的恆定條件 / 101

第二節一段含源電路的歐姆定律 / 102

一、電源電動勢 / 102

二、一段含源電路的歐姆定律 / 103

第三節基爾霍夫定律 / 104

一、基爾霍夫定律 / 104

二、基爾霍夫第二定律 / 105

第四節惠斯通電橋 / 106

第五節電泳電療 / 108

一、電泳 / 108

二、電療 / 109

拓展閲讀直流電中草藥離子導入療法 / 109

思考題 / 111

習題 / 111

第七章電磁現象112

節磁場磁感應強度 / 112

一、磁場 / 112

二、磁感應強度 / 112

三、畢奧薩伐爾定律 / 113

四、磁感應線磁通量磁場的高斯定理 / 114

五、安培環路定理 / 115

第二節磁場對運動電荷的作用 / 116

一、洛倫茲力 / 116

二、質譜儀 / 116

三、霍爾效應 / 117

第三節磁場對載流導體的作用 / 118

一、安培力 / 118

二、磁場對載流線圈的作用 / 119

第四節電磁感應 / 120

一、電磁感應定律 / 120

二、電磁感應的本質 / 121

第五節生物磁效應 / 125

一、生物磁現象 / 125

二、磁場生物效應的醫學應用 / 125

拓展閲讀磁性藥物製劑的臨牀應用 / 126

思考題 / 127

習題 / 128

第八章機械振動和機械波131

節簡諧振動 / 131

一、簡諧振動和諧振動方程 / 132

二、簡諧振動的特徵量及矢量表示法 / 133

三、簡諧振動的能量 / 134

四、簡諧振動的合成 / 135

第二節波動學基礎 / 137

一、機械波 / 137

二、平面簡諧波波動方程 / 139

三、波的能量 / 141

四、波的吸收 / 143

第三節波的干涉 / 144

一、惠更斯原理 / 144

二、波的干涉 / 145

第四節聲波超聲波 / 148

一、聲波 / 148

二、聲壓、聲強與聲強級 / 148

三、多普勒效應 / 152

四、超聲波 / 156

拓展閲讀超聲技術在醫藥學上的應用 / 158

思考題 / 160

習題 / 161

第九章波動光學163

節光的干涉 / 163

一、光的相干性 / 163

二、光程光程差 / 164

三、楊氏雙縫干涉——分波陣面干涉 / 165

四、薄膜干涉——分振幅干涉 / 167

第二節光的衍射 / 169

一、光的衍射現象 / 169

二、惠更斯菲涅耳原理 / 169

三、單縫衍射 / 169

四、圓孔衍射 / 171

五、光柵衍射 / 172

第三節光的偏振 / 173

一、自然光偏振光 / 173

二、起偏器檢偏器 / 174

三、馬呂斯定律 / 175

四、光的雙折射現象 / 175

五、物質的旋光性 / 176

第四節光的吸收 / 177

一、光的吸收 / 177

二、吸收定律朗伯比爾定律 / 177

拓展閲讀全息技術 / 178

思考題 / 180

習題 / 180

第十章幾何光學182

節球面折射透鏡 / 182

一、單球面折射 / 182

二、共軸球面系統 / 184

三、薄透鏡 / 184

四、柱面透鏡 / 186

五、透鏡的像差 / 186

第二節眼睛的屈光系統 / 186

一、眼球的構造 / 186

二、眼的光學系統 / 187

三、眼的分辨本領和視力 / 188

四、眼的調節 / 189

第三節放大鏡光學顯微鏡 / 190

一、放大鏡 / 190

二、光學顯微鏡 / 191

三、顯微鏡的分辨限度 / 191

第四節內鏡 / 193

一、光導纖維 / 193

二、醫用內鏡 / 193

拓展閲讀電子顯微鏡 / 194

思考題 / 196

習題 / 197

第十一章量子力學基礎198

節量子力學產生的實驗基礎 / 198

一、黑體輻射問題普朗克公式 / 198

二、光電效應 / 199

三、原子的線狀光譜及其規律 / 200

四、原子的穩定性 / 200

第二節普朗克愛因斯坦的光量子論 / 201

第三節玻爾的量子論 / 202

一、玻爾的量子論 / 202

二、氫原子及類氫原子的能量 / 203

三、四個量子數 / 205

第四節微觀粒子的波粒二象性 / 206

第五節測不準關係 / 208

第六節薛定諤方程 / 210

一、波函數 / 210

二、薛定諤方程 / 211

第七節原子光譜與分子光譜 / 214

一、光譜的基本知識 / 214

二、原子光譜 / 215

三、分子光譜 / 215

第八節激光 / 219

一、激光產生的原理 / 219

二、激光的特點 / 220

三、激光在醫藥學上的應用 / 220

拓展閲讀薛定諤 / 221

思考題 / 221

習題 / 222

第十二章X射線223

節X射線的產生及其基本性質 / 223

一、 X射線的產生 / 223

二、基本性質 / 224

第二節X射線的硬度和強度 / 224

第三節X射線的衍射 / 225

一、 X射線的波動性 / 225

二、布拉格方程 / 226

三、 X射線攝譜儀 / 226

第四節X射線譜 / 226

一、連續X射線譜 / 227

二、標識X射線譜 / 227

第五節X射線與物質的相互作用 / 228

第六節X射線在醫藥學上的應用 / 229

一、治療方面的應用 / 229

二、藥物分析方面的應用 / 229

三、診斷方面的應用 / 229

拓展閲讀螺旋CT / 232

思考題 / 233

習題 / 233

第十三章原子核物理學基礎235

節原子核的組成 / 235

第二節原子核的放射性 / 236

一、核衰變類型 / 236

二、核衰變定律 / 238

第三節輻射劑量與輻射防護 / 240

一、輻射劑量 / 240

二、輻射防護 / 241

第四節放射性核素在醫學上的應用 / 242

一、診斷方面 / 242

二、治療方面 / 242

三、核醫學顯像 / 243

第五節核磁共振 / 244

一、核磁共振的基本原理 / 244

二、核磁共振在醫藥學上的應用 / 247

拓展閲讀放射性藥物 / 248

思考題 / 249

習題 / 249

第十四章相對論簡介251

節經典力學時空觀和伽利略變換 / 252

一、經典力學時空觀的概念 / 252

二、伽利略變換 / 252

三、經典力學時空觀的兩個結論 / 252

四、力學相對性原理 / 253

第二節狹義相對論的基本原理及洛倫茲變換 / 253

一、狹義相對論的基本原理 / 253

二、洛倫茲變換 / 254

第三節狹義相對論的時空觀 / 255

一、長度的收縮 / 255

二、時間的延緩(時間膨脹) / 256

三、“同時”的相對性 / 257

四、相對論速度變換式 / 258

第四節狹義相對論動力學基礎 / 259

一、 相對論質量 / 259

二、相對論動力學的基本方程 / 260

三、質量與能量關係 / 260

第五節廣義相對論基礎 / 261

一、廣義相對論的基本原理與時空彎曲 / 261

二、廣義相對論的實驗驗證 / 262

拓展閲讀愛因斯坦和引力波 / 264

思考題 / 265

習題 / 265

參考文獻267附錄268

附錄一常用物理常數 / 268

附錄二希臘字母表 / 269

主編邵建華是中國生物醫學工程學會中醫物理、中醫工程專業委員會主任委員，中醫醫藥數學會理事,上海中醫藥大學數理教研室主任，教授；韋相忠是廣西中醫藥大學數理教研室主任，教授。