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书       名 :
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出版时间 :
医用物理学
0.00     定价 ¥ 69.00
罗湖图书馆
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  • ISBN:
    9787030480781
  • 作      者:
    吉强,王晨光
  • 出 版 社 :
    科学出版社
  • 出版日期:
    2016-08-01
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精彩书摘

绪论
  医学( medical)是处理人体健康定义中人的生理处于良好状态相关问题的一种科学,以治疗、预防生理疾病和提高人体生理机体健康为目的.狭义的医学只是疾病的治疗和机体有效功能的极限恢复,广义的医学还包括中国养生学和由此衍生的西方的营养学.
  物理学( physics)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、物质结构及其相互作用的科学.在自然界和人类生活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变化等都属物理学的研究范畴.
  医用物理学是物理学的重要分支,是物理学与医学相结合的交叉范畴,是将物理学的原理和方法应用于人类疾病预防、诊断、治疗和保健,通过科学或技术的手段处理人体的各种疾病.
  所以,了解物理学在医学中的应用以及医用物理学课程内涵是非常重要的.
  一、物理学在医学中的应用
  物理现象和物理定律存在于一切自然现象和规律之中.生命现象是物质世界中的高级运动形态,尽管生命活动非常复杂,但它仍遵循物理学的规律.例如,人体代谢服从能量守恒和转换定律;生物电的电性质一定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.物理学与医学之间存在着悠久的、内在的、不可分割的联系.
  物理学的奠基人伽利略是把物理学用于医学的一位先驱者,他根据摆的等时性制作了脉搏计;发明了温度计,使人们对发烧的概念有了准确的认识.
  1797年,法国医生泊肃叶为研究心脏力和血液循环的关系,得出著名的泊肃叶公式,至今仍是解释血液流动的基本理论.
  意大利医生伽伐尼首次在蛙肌上发现了生物电,这给后来的人体电生理启迪了思路.1889年,沃勒提出心脏电偶极子模型,1903年,荷兰生理学家爱因托芬提出了标准导联三角学说,1934年,美国学者威尔逊提出中心电端的概念,这些工作为心电图(ECG)记录提供了坚实的理论基础.
  光学显微镜的问世,为生物学和医学提供了有力工具,使医生观察到微小的细胞,发现了很多疾病的致病因子,从而控制住了许多危害人类健康的传染病和流行病.1933年,德国人鲁斯卡发明了电子显微镜,用它可以观察物质极为细微的形态结构.这一技术设备己成为当代生物学、医学、高分子化学、微电子学等科研领域的有力工具.没有这项发明,医生要观察到病毒体是不可能的.
  1895年,伦琴发现X射线,三个月后便被用于协助实施外科手术,随着20世纪计算机技术的发展,出现了X射线计算机体层成像( X-CT)、数字减影血管造影(DSA)、数字X射线摄影、X射线刀等技术,使X射线在医学诊断与治疗方面有了新的突破,现已成为医学诊断和治疗的重要手段之一.
  在X-CT的基础上,人们研制成功磁共振成像(MRI)、单光子发射型计算机体层成像( SPECT)、正电子发射型计算机体层成像(PET),这些医疗器械的使用大大提高了医学诊断水平.
  综上所述,物理学与医学的关系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和技术,为医学研究和医疗实践开辟了许多新的途径,物理学和医学在发展过程中,相互促进,相互渗透.物理学的理论和方法是学习和研究各医学分支学科的基础,它为现代医学提供了准确可靠的检测手段和先进的治疗方法,大大促进了医学的发展.物理学在医学方面的应用越来越广泛和深入,两者的关系也越来越密切.因此,开设医用物理学课程,既是为医学专业后续课程打基础,更是将来从事现代化医疗卫生和医学科学研究工作的需要.
  学好医用物理学必须清晰了解该课程的内涵,应明确以下几个问题,做到有的放矢,事半功倍.
  1.医用物理学课程的地位、作用和任务
  以物理学基础为主干的医用物理学课程,是高等学校医药类各专业学生一门重要的通识性必修基础课.在该课程上所学习的物理基本概念、基本理论和基本方法是构成医学生科学素养的重要组成部分,是一个医药科学工作者所必备的。医用物理学具有其他课程不可替代的重要作用,肩负着为物理学理论、方法和技术在医学诊断、医学治疗和疾病预防等方面的应用提供基础理论依据的重要使命.
  2.医用物理学课程的特点
  1)医用物理学是注重能力培养的课程.
  在医用物理学课程学习中,应注重以下几个方面的能力培养:
  (1)独立获取知识的能力——通过学习医用物理学,逐步掌握科学的学习方法,阅读并理解相当于医用物理学水平的物理类教材、参考书和科技文献,不断地扩展知谀面,增强独立思考的能力,更新知识结构.
  (2)科学观察和思维的能力——学习运用物理学的基本理论和基本观点,通过观察、分析、演绎、归纳、科学抽象、类比联想等方法提高自己发现问题和提出问题的能力,逐步地深入理解所涉及的问题.
  (3)分析问题和解决问题的能力——学会根据物理问题的特征、性质以及实际情况,抓住主要矛盾,进行合理的简化.学习如何建立相应的物理模型,并用物理语言和基本数学方法进行描述,运用所学的物理理论和研究方法进行分析、研究.
  2)医用物理学是注重素质培养的课程,
  在医用物理学课程学习中,应注重以下几个方面的素质培养:
  (1)求实精神——通过医用物理学课程学习,培养追求真理的勇气、严谨求实的科学态度和刻苦钻研的作风,
  (2)创新意识——通过学习医用物理学的研究方法、医用物理学的发展历史以及相关物理学家的成长经历,树立科学的世界观,激发求知热情、探索精神、创新欲望,以及敢于向1日观念挑战的精神.
  (3)科学美感——通过认识医用物理学所具有的明快简洁、均衡对称、奇异相对、和谐统一等美学特征,培养科学审美观,学会用美学的观点欣赏和发掘科学的内在规律,逐步增强认识和掌握自然科学规律的自主能力.
  3.医用物理学课程的内容
  教育部高等学校大学物理课程教学指导委员会组织制订的《医药类专业的物理课程教学基本要求》规范了医用物理学课程内容,以物理学基础为主,适当涉及相关医学内容,由三大部分组成:第一部分(A类内容)构成医用物理学课程内容的基本框架,是核心内容;第二部分(B类内容)是理解现代科学技术进展的基础,这些内容可以对医用物理学的基本规律的理解更加深刻和充实,是扩展内容;最后一部分是现代医药科学与技术的物理基础专题,用以拓展物理知识面或介绍物理学在医药科学技术应用中的新理论、新知识、新技术.以便拓展视野,培养创新意识,夯实进一步发展的物理基础.
  总之,物理学的基本概念、基本规律和基本研究方法,以及根据物理学原理设计制造幽的各种医疗仪器设备,已经广泛地应用于所有医学领域的各个学科之中,推动了各学科领域和技术部门的飞速发展.医用物理学作为医学院校一门非常重要的基础课程,应使学生不仅能够掌握物理学研究方法,而且更能将这种研究思路应用到医学上.随着医学科学的发展,物理学和医学的关系必将更加密切.物理学的每一个新的发现和进步都将为医学研究和医疗实践提供更先进、更方便和更实用的技术和方法,具有充实的医用物理学基础知识是未来医务工作者必备的素质条件.
  (天津医科大学吉强)

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目录
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前言
绪论1
核心篇
(A类内容)
第1章刚体7
1.1力学基本定律8
1.1.1位移速度加速度8
1.1.2动量动量守恒定律10
1.1.3功和能能量守恒定律12
1.2刚体转动的运动学16
1.2.1角位移角速度角加速度16
1.2.2角量与线量的关系17
1.3刚体转动的动力学17
1.3.1转动动能转动惯量17
1.3.2刚体定轴转动定律20
1.3.3刚体转动的角动量守恒定律22
1.3.4刚体的进动25
习题27
第2章液体29
2.1理想流体30
2.1.1理想流体30
2.1.2定常流动30
2.1.3连续性方程31
2.1.4伯努利方程32
2.1.5伯努利方程的应用33
2.2黏性流体38
2.2.1层流38
2.2.2牛顿黏滞定律38
2.2.3湍流雷诺数39
2.2.4黏性流体的伯努利方程心脏做功41
2.2.5斯托克斯定律43
2.2.6泊肃叶定律44
2.3液体的表面现象47
2.3.1表面张力和表面能47
2.3.2弯曲液面的附加压强50
2.3.3毛细现象和气体栓塞52
2.3.4表面活性物质与表面吸附55
习题57
第3章气体60
3.1理想气体的压强、温度和内能61
3.1.1物质微观结构61
3.1.2理想气体模型62
3.1.3理想气体的状态方程62
3.1.4理想气体的压强63
3.1.5理想气体的温度65
3.1.6理想气体的内能65
3.1.7道尔顿分压定律66
3.2气体分子的麦克斯韦速率分布律67
3.2.1速率分布函数68
3.2.2麦克斯韦速率分布律68
3.2.3气体分子的三种统计速率69
3.2.4玻尔兹曼能量分布律70
习题72
第4章振动73
4.1简谐振动74
4.1.1简谐振动的动力学方程74
4.1.2简谐振动的特征量76
4.1.3简谐振动的旋转矢量表示法79
4.1.4简谐振动的能量79
4.2简谐振动的合成82
4.2.1同方向同频率的简谐振动的合成82
4.2.2同方向不同频率的简谐振动的合成83
4.2.3互相垂直的简谐振动的合成85
4.2.4频谱分析86
习题86
第5章波动88
5.1机械波89
5.1.1机械波的产生和传播89
5.1.2机械波的几何描述89
5.1.3描述波的基本特征物理量90
5.2平面简谐波90
5.2.1平面简谐波的波函数90
5.2.2波函数的物理意义92
5.3波的能量与强度93
5.3.1波的能量94
5.3.2波的能量密度94
5.3.3波的强度95
5.3.4波在传播过程中的衰减96
5.4波的衍射和干涉96
5.4.1惠更斯原理波的衍射96
5.4.2波的叠加原理97
5.4.3波的干涉98
5.4.4驻波99
5.5声波100
5.5.1声波的分类100
5.5.2声速声压声阻101
5.5.3声强和声强级102
5.5.4响度和响度级104
5.6多普勒效应105
5.7超声波及医学应用108
5.7.1超声波的特性108
5.7.2超声波的作用109
5.7.3超声波的产生与接收110
5.7.4超声波在医学上的应用111
习题114
第6章波动光学116
6.1光的干涉117
6.1.1相干光117
6.1.2杨氏双缝干涉实验118
6.1.3光程差120
6.1.4劳埃德镜实验122
6.1.5薄膜干涉123
6.2光的衍射128
6.2.1单缝衍射129
6.2.2圆孔衍射133
6.2.3光栅衍射134
6.3光的偏振136
6.3.1偏振光和自然光137
6.3.2起偏和检偏马吕斯定律138
6.3.3布儒斯特定律140
6.3.4旋光现象142
习题143
第7章静电场145
7.1库仑定律146
7.1.1电荷及其性质146
7.1.2库仑定理146
7.1.3电场强度叠加原理及其应用148
7.2静电场的高斯定理155
7.2.1电通量155
7.2.2静电场的高斯定理157
7.3静电场的环路定理162
7.3.1电势电势叠加原理162
7.3.2电场强度和电势的关系167
7.3.3静电场的环路定理170
习题171
第8章磁场174
8.1磁感应强度175
8.1.1磁现象175
8.1.2磁场及磁感应强度176
8.1.3磁感应线磁通量及磁场的高斯定理176
8.2毕奥-萨伐尔定律177
8.2.1毕奥-萨伐尔定律177
8.2.2毕奥-萨伐尔定律的应用178
8.3安培环路定理及其应用182
8.3.1安培环路定理182
8.3.2安培环路定理的应用183
8.4磁场力185
8.4.1洛伦兹力185
8.4.2安培力188
8.4.3磁场对载流线圈的作用190
8.4.4磁力的功191
8.5磁场中的磁介质192
8.5.1磁介质的磁化192
8.5.2磁介质中的安培环路定理194
8.6电磁感应196
8.6.1法拉第电磁感应定律196
8.6.2动生电动势与感生电动势197
8.6.3电场和磁场的能量199
习题200
第9章直流电202
9.1欧姆定律的微分形式203
9.1.1恒定电流电流密度203
9.1.2欧姆定律的微分形式204
9.1.3电功和电功率206
9.1.4电动势207
9.2直流电路209
9.2.1一段含源电路的欧姆定律209
9.2.2基尔霍夫方程组211
9.3电容214
9.3.1RC电路的充电过程215
9.3.2RC电路的放电过程217
9.3.3心脏除颤218
习题220
第10章量子力学基础223
10.1热辐射和普朗克能量量子化假设224
10.1.1热辐射224
10.1.2黑体辐射实验225
10.1.3普朗克能量量子化假设227
10.2光的波粒二象性228
10.2.1光电效应228
10.2.2康普顿效应232
10.3物质波及其波动性236
10.3.1德布罗意物质波236
10.3.2不确定关系239
10.3.3波函数及其统计解释240
习题243
扩展篇
(B类内容)
第11章热力学247
11.1热力学第零定律248
11.1.1平衡态状态参量热力学第零定律248
11.1.2理想气体的状态方程249
11.1.3准静态过程热量、功和内能250
11.2热力学第一定律251
11.2.1热力学第一定律251
11.2.2典型的热力学过程252
11.3热力学第二定律255
11.3.1热力学第二定律255
11.3.2熵和熵增加原理258
11.3.3玻尔兹曼熵关系式260
习题262
第12章几何光学266
12.1球面折射267
12.1.1单球面折射成像267
12.1.2共轴球面系统270
12.2透镜270
12.2.1透镜基础知识271
12.2.2薄透镜成像公式272
12.2.3薄透镜组合273
12.2.4柱面透镜274
12.2.5透镜像差275
12.3几何光学的应用276
12.3.1眼睛与视力矫正276
12.3.2放大镜280
12.3.3光学显微镜281
12.3.4荧光显微镜和电子显微镜284
12.3.5纤镜285
习题286
第13章激光288
13.1激光的基本原理289
13.1.1粒子数按能级分布和辐射跃迁289
13.1.2加强受激辐射的两个条件291
13.1.3激光器的基本结构293
13.2激光的特点及其医学应用296
13.2.1激光的特性296
13.2.2激光的生物效应297
13.2.3激光的医学应用298
13.3激光全息照相300
13.3.1全息照相的过程和特点300
13.3.2全息照相的原理302
13.3.3激光全息术的应用304
习题305
第14章X射线306
14.1X射线的产生及其基本性质307
14.1.1X射线的产生307
14.1.2X射线的基本性质309
14.1.3X射线的强度和硬度310
14.1.4X射线谱311
14.2X射线与物质的作用及其应用314
14.2.1X射线的衍射314
14.2.2X射线的吸收315
14.2.3X射线的衰减317
14.2.4X射线的医学应用320
习题326
第15章核物理327
15.1原子核的基本性质328
15.1.1原子核的电荷、质量、大小328
15.1.2原子核的自旋、磁矩329
15.1.3原子核质量亏损、结合能330
15.2原子核的放射性衰变、辐射剂量与防护332
15.2.1原子核的放射性衰变332
15.2.2核辐射剂量与防护337
15.3放射性核素的医学应用340
15.3.1放射诊断340
15.3.2放射治疗343
习题344
现代医药科学与技术的物理基础
专题篇
(自选内容)
第16章核磁共振成像347
16.1核磁共振信号的产生348
16.1.1核磁共振的微观描述348
16.1.2核磁共振的宏观描述350
16.1.3弛豫过程及其特征量352
16.1.4弛豫时间作为成像参数的生理基础和物理依据353
16.2磁共振成像参数与基础脉冲序列354
16.2.1成像参数与加权354
16.2.2自由感应衰减信号与成像参数加权355
16.2.3自旋回波序列(SE)与成像参数加权355
16.2.4反转恢复自旋回波序列的转折点和基本应用358
16.3磁共振成像的图像重建360
16.3.1体素空间坐标的确立360
16.3.2成像所需时间362
思考题362
参考文献363
索引365
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