作者：倪忠強、劉海蘭、武荷嵐 隨著數字化信息技術在教學領域的不斷深入，對課程教材的建設也提出了新的要求.依托同濟大學的國家級教學團隊，醫用物理學的教學改革也壹直在不斷的探索之中.因此，《醫用物理學》教材的出版也是近幾年教學改革的壹項成果.
“醫用物理學”是壹門與醫學相結合的物理分支.它作為醫學、藥學、衛生學和生物學等專業類學生的基礎課程，除了物理的基本概念和原理之外，還必須要求學生能夠掌握物理在生物醫學領域中的應用.教材在編寫過程中，參考了大量國內外優秀教材和最新研究成果，結合編寫者多年教學改革和實踐經驗，並通過數字化教育技術的支持，力求使教材更好地服務於“醫用物理學”課程.
教材特色
1. 物理學是壹門研究大自然規律的學科.教材采用彩色印刷，非常貼近多彩的大千世界.精心繪制的彩色圖形和拍攝的精致圖像不僅使圖書美觀，重要的是對物理現象的描述更加生動和準確.比如彩版對各波段光的顏色可以真實顯示，而傳統的黑白印刷是完全無法做到的.此外，教材也特別註重版面設計，力求使閱讀者感到賞心悅目，產生壹種親切感.
2. 為了凸顯“醫用物理學”的交叉學科性，教材的各個章節都融入了壹定篇幅的相關生物醫學領域的物理應用及研究，如振動與波的章節中，介紹了超聲波在醫學中的應用及A、B、D和M超聲波的工作原理； 在量子物理中介紹了量子生物學的研究方法等.同時在每個章節的開頭也首先引入壹個生物醫學的應用案例.
3. 教材以數字化教學平臺為支撐，為教材使用者提供多種媒體的教學素材.通過掃描教材中的二維碼可直接鏈接到我們提供的物理資源庫.如第1章開頭的應用案例，通過掃描二維碼，閱讀者可以直接觀看到“脊柱受力”的微課程視頻.
4. 課堂教學的互動壹直是大課教學的薄弱環節.根據近幾年的教學實踐，我們開發了手機答題系統，解決了這個難題.為了讓更多的教師分享我們的教學成果，在配套的電子教案中，我們植入了手機答題系統，並設置了適合課堂討論的互動題.當然，授課老師也可以自己設計課堂討論題，通過我們的系統進行課堂討論.特別說明的是，手機答題系統提供了三種答題模式，除了二維碼掃描之外，還有手機短信答題和進入網頁直接答題兩種模式.
5. 根據調查，各院校的“醫用物理學”教學時數有長有短，本教材是按68教學時數(不含實驗課時)編寫的.考慮到長短學時因素，教材在編寫中力求做到各章節獨立成篇，便於不同院校的教師按實際教學時數安排授課內容.
教學資料
為了便於教學，本書為教師配套提供了電子教案.電子教案中還為教師插入了包括圖形、圖像、影視、動畫和物理課件等.此外在教案中也為教師提供了在線答題系統的鏈接.
致謝
教材在編寫過程中，得到了顧牡老師和王祖源老師的悉心指導和幫助.在配套資源庫建設中得到了教研室老師的大力支持.吳天剛老師負責制作了物理數字化模型、錄像資料等； 趙躍英和劉鐘毅兩位老師在題庫建設方面做了大量的工作，在此表示衷心的感謝.
本教材在編寫過程中還得到了同濟大學醫學院楊耀琴、陶惠紅老師和新華醫院李惠民老師的幫助，在此也向她們表示衷心的感謝.
限於編者的學術水平，教材中難免存在不妥之處，希望老師和同學在使用過程中多提寶貴意見，我們將在今後的再版中加以糾正，使教材在使用中不斷地得到完善.
編者
2014年6月於同濟大學 第1章剛體力學人體力學簡介
1.1剛體的轉動
1.1.1剛體的平動和轉動
1.1.2描述剛體定軸轉動的物理量
1.1.3角量與線量的關系
1.2剛體定軸轉動定律
1.2.1力矩
1.2.2剛體定軸轉動定律
1.2.3轉動慣量
1.2.4質心質心運動定理
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剛體定軸轉動的功能原理和機械能守恒定律
1.4剛體的角動量定理和角動量守恒定律
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剛體的角動量守恒定律
1.4.4剛體的進動
1.5物體的彈性
1.5.1線應變與正應力
1.5.2切應變與切應力
1.5.3體應變與體應力
1.5.4骨材料的力學性質
1.6人體力學簡介
1.6.1肌肉的力學性質
1.6.2骨的杠桿作用
第2章流體力學血液流變學簡介
2.1流體運動的描述
2.1.1描述流體運動的方法
2.1.2速度場定常流動
2.1.3流線流管
2.2理想流體連續性方程
2.2.1理想流體
2.2.2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黏滯流體的運動
2.4.1牛頓黏滯定律
2.4.2層流與湍流雷諾數
2.4.3泊肅葉定律
2.4.4黏滯流體的伯努利方程
2.5物體在流體中的運動
2.5.1物體在理想流體中的運動
2.5.2物體在黏滯流體中的運動斯托克斯定律
2.6血液流變學簡介
2.6.1流體的變形和黏度
2.6.2血液的黏度及其影響因素
2.6.3血管因素對血流的影響
第3章振動與波聲波超聲波
3.1簡諧運動
3.1.1彈簧振子
3.1.2描述簡諧運動的物理量
3.1.3簡諧運動的速度和加速度
3.1.4簡諧運動的旋轉矢量表示法
3.1.5簡諧運動的能量
3.2簡諧運動的合成
3.2.1同方向同頻率的簡諧運動的合成
3.2.2同方向不同頻率的簡諧運動的合成拍
3.2.3相互垂直的簡諧運動的合成李薩如圖
3.3阻尼振動受迫振動***振
3.3.1阻尼振動
3.3.2受迫振動***振
3.4機械波
3.4.1機械波的產生和傳播
3.4.2波動的描述
3.5平面簡諧波
3.5.1平面簡諧波的波函數
3.5.2波函數的物理意義
3.5.3波的能量
3.6波的衍射和幹涉
3.6.1惠更斯原理波的衍射
3.6.2波的幹涉
3.7多普勒效應與超波速現象
3.7.1多普勒效應
3.7.2沖擊波
3.8聲波
3.8.1聲波和聲速
3.8.2聲壓和聲強
3.8.3聲強級和響度級
3.9超聲波和超聲診斷
3.9.1超聲波及應用原理
3.9.2超聲醫學診斷
第4章分子動理論液體的表面現象
4.1分子動理論的基本概念
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熱力學系統平衡態
4.1.4理想氣體的微觀模型
4.1.5理想氣體的狀態方程
4.2理想氣體的微觀解釋
4.2.1理想氣體壓強的統計意義
4.2.2溫度的微觀解釋
4.3氣體分子的速率分布和能量分布
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
4.3.3玻耳茲曼能量分布
4.4輸運過程
4.4.1熱傳導過程
4.4.2擴散現象
4.4.3透膜輸運
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彎曲液面的附加壓強
4.5.3潤濕與不潤濕現象
4.5.4毛細現象
4.5.5氣體栓塞
4.5.6表面活性物質與表面吸附現象
第5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功
5.1.3熱量
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
5.2.2熱力學第壹定律的應用
5.2.3生命系統的能量交換和代謝
5.3循環過程卡諾循環
5.3.1循環過程及其效率
5.3.2卡諾循環
5.4熱力學第二定律
5.4.1熱力學第二定律的描述
5.4.2熱力學第二定律的統計意義
5.4.3卡諾定理
5.5熵熵增加原理
5.5.1熵的引入
5.5.2熵增加原理
5.5.3熵和熱力學概率
5.6熵與生命
5.6.1生命的熱力學基礎
5.6.2熵與人口極限
第6章靜電學生物電現象
6.1電場電場強度
6.1.1電荷
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
6.2.2電通量
6.2.3高斯定理及其應用
6.3靜電場的環路定理電勢
6.3.1電場力的功靜電場的環路定理
6.3.2電勢能
6.3.3電勢電勢差
6.3.4電勢的計算
6.4靜電場中的電介質
6.4.1電介質
6.4.2電介質的極化極化強度
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生物電產生的原因
6.5.3心電圖和腦電圖
第7章恒定磁場生物磁效應
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畢奧?薩伐爾定律
7.2.1畢奧?薩伐爾定律的描述
7.2.2畢奧?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磁通量恒定磁場中的高斯定理
7.4安培環路定理及其應用
7.4.1恒定磁場的安培環路定理
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作用
7.5.1洛倫茲力
7.5.2霍爾效應
7.5.3安培力
7.5.4磁場對載流線圈的作用
7.6磁介質
7.6.1磁介質的分類
7.6.2磁介質的磁化機理
7.6.3有介質存在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磁場對生物體的作用
第8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動生電動勢感生電動勢
8.2.1動生電動勢
8.2.2感生電動勢感生電場
8.3自感互感磁場能量
8.3.1自感現象
8.3.2互感現象
8.4位移電流麥克斯韋方程組
8.4.1位移電流
8.4.2全電流定律
8.4.3麥克斯韋方程組
8.5電磁波及電磁波對生物體的作用
8.5.1赫茲實驗
8.5.2電磁波的性質
8.5.3電磁波譜
8.5.4電磁場對生物的作用
第9章波動光學
9.1光的幹涉
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光的衍射現象
9.2.2單縫衍射
9.2.3圓孔衍射光學儀器的分辨本領
9.2.4光柵衍射
9.3光的偏振
9.3.1自然光與偏振光
9.3.2起偏器和檢偏器馬呂斯定律
9.3.3反射光和折射光的偏振性布儒斯特定律
9.4光的雙折射
9.4.1晶體的雙折射現象
9.4.2橢圓偏振光與圓偏振光波片
9.4.3旋光物質
第10章幾何光學醫用光學儀器
10.1幾何光學的基本原理
10.1.1光的直進定律
10.1.2光的反射定律
10.1.3光的折射定律
10.1.4全反射纖鏡
10.2球面折射成像
10.2.1球面折射物像公式
10.2.2光焦度和焦距
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薄透鏡成像的作圖法
10.4眼睛
10.4.1人眼的結構
10.4.2簡約眼
10.4.3眼的調節視力
10.4.4眼的屈光不正及其矯正
10.5放大鏡
10.6顯微鏡
10.6.1顯微鏡的成像原理
10.6.2顯微鏡的分辨本領
第11章量子物理量子生物學基礎
11.1黑體輻射和普朗克量子假設
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普朗克量子假設
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物質波不確定關系
11.4.1德布羅意波
11.4.2德布羅意波的實驗驗證
11.4.3德布羅意波的統計詮釋
11.4.4不確定關系
11.5波函數薛定諤方程
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章原子核物理核磁***振
12.1原子核的基本性質
12.1.1原子核的組成
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原子核的結合能
12.2.2核力
12.3原子核的放射性
12.3.1放射性的壹般現象
12.3.2原子核的衰變規律半衰期
12.3.3放射性活度
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放射性核素在醫學上的應用
12.5.1示蹤原理
12.5.2放射診斷和放射治療
12.6核磁***振
12.6.1核磁***振的基本原理
12.6.2核磁***振波譜儀
12.6.3磁***振成像
第13章激光和X射線及其醫學應用
13.1激光
13.1.1激光產生的原理
13.1.2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
13.2X射線
13.2.1X射線的產生
13.2.2X射線的強度和硬度
13.2.3X射線譜
13.2.4X射線的吸收
13.2.5X射線與物質的相互作用
13.2.6X射線的生物效應
13.2.7X射線的醫學應用
附錄常用物理常量
參考文獻