醫用物理學（新醫科版）

《醫用物理學（新醫科版）》是由王晨光、計晶晶主編，科學出版社於2021年1月1日出版的科學出版社“十三五”普通高等教育本科規劃教材。該書可作為普通高等學校醫藥類各專業的教材，也可供其他相關人員參考使用。

該書共分14章，分別為：力學基礎、流體的運動、振動、機械波、分子動理論、靜電場、磁場、直流電、幾何光學、波動光學、量子力學基礎、X射線、核物理、相對論基礎。

基本介紹

• 書名：醫用物理學（新醫科版）
• 作者：主編：王晨光、計晶晶，副主編：韋相忠、石繼飛、劉淑靜
• 類別：科學出版社“十三五”普通高等教育本科規劃教材
• 出版社：科學出版社
• 出版時間：2021年1月1日
• 頁數：322 頁
• 開本：16 開
• 裝幀：平裝
• ISBN：9787030673527
• 字數：551千字
• CIP核字號：2020255400

成書過程

編寫背景

新時代對中國高等學校本科教育提出了新的要求，為了落實高校立德樹人的根本任務，同時順應高等學校醫藥類專業大學物理課程新體系的構建，建立與新時代的新醫學、新藥學發展相匹配的大學物理課程體系，編者於2019年暑期開始籌劃編寫一本符合時代要求的《醫用物理學》新形態教材。經過半年的準備於2019年12月在汕頭召開了第一次編委會，確定了來自全國醫藥院校長期從事一線醫用物理學教學的16名骨幹教師組成的編寫隊伍，明確了編寫任務。

編寫情況

該書編者多為醫藥物理學科的學科帶頭人，其中包括歷任中華人民共和國教育部高等學校大學物理課程教學指導委員會委員三人，其餘為醫藥工作委員會委員。編者們利用線上、線下各種交流研討的機會並結合教學實踐體會，編寫完成該書。

王晨光編寫該書緒論和第1章，鄭海波編寫第2章，許建梅編寫第3章，武立堅編寫第4章，計晶晶編寫第5章，張燕編寫第6章，欒江寧編寫第7章，童家明編寫第8章，張宇編寫第9章，陸改玲編寫第10章，吳艷茹編寫第11章，韋相忠編寫第12章，石繼飛編寫第13章，劉淑靜編寫第14章，閆文龍編寫附錄。同時由王晨光、計晶晶負責全書統稿，吉強主審。

教材的編寫工作得到了各位編者單位領導的關心和支持，同時科學出版社的昌盛分社長和羅吉編輯為組織教材的編寫與出版做了工作。

出版工作

2021年1月1日，《醫用物理學（新醫科版）》由科學出版社出版發行。

出版工作人員及單位

責任編輯	責任校對	責任印製	封面設計
羅吉、田軼靜	鄒慧卿	師艷茹	藍正設計

內容簡介

該書共分14章，第1章介紹力學基本定律、剛體轉動等內容，第2章介紹理想流體和黏性流體，第3章介紹簡諧振動及其合成，第4章介紹平面簡諧波、波的能量與強度、衍射和干涉等知識，第5章介紹物質的微觀結構、氣體分子速率和能量的統計分布與液體的表面現象，第6章介紹電場、靜電場場強分布、電勢相關內容，第7章介紹磁感應強度、畢奧-薩伐爾定律、安培環路定理、磁場力、磁介質、電磁感應有關知識，第8章介紹恆定電流、直流電路和電容，第9、10章分別為幾何光學與波動光學的有關內容，第11章為量子力學相關知識的介紹，第12、13章分別為X射線及核物理的簡介，第14章為相對論的基礎知識，每章都配有一定數量的例題與習題。

教材目錄

前言 緒論 1 第1章 力學基礎 7 1.1 力學基本定律 8 1.1.1 位移、速度、加速度 8 1.1.2 動量、動量守恆定律 9 1.1.3 功和能、能量守恆定律 11 1.2 剛體轉動的運動學 14 1.2.1 角位移、角速度、角加速度 14 1.2.2 角量與線量的關係 15 1.3 剛體轉動的動力學 16 1.3.1 轉動動能 轉動慣量 16 1.3.2 剛體定軸轉動定律 19 1.3.3 剛體轉動的角動量守恆定律 20 1.3.4 剛體的進動 23 1.4 物體的彈性和形變 24 1.4.1 應變和應力 24 1.4.2 胡克定律 26 知識拓展 27 習題 29 第2章 流體的運動 31 2.1 理想流體 32 2.1.1 理想流體的定義 32 2.1.2 定常流動 32 2.1.3 連續性方程 33 2.1.4 伯努利方程 33 2.1.5 伯努利方程的套用 35 2.2 黏性流體 38 2.2.1 層流 38 2.2.2 牛頓黏滯定律 39 2.2.3 流動狀態 40 2.2.4 黏性流體的伯努利方程 心臟做功 41 2.2.5 斯托克斯定理 43 2.2.6 泊肅葉定律 44 知識拓展 46 習題 48 第3章 振動 50 3.1 簡諧振動 51 3.1.1 簡諧振動的振動方程 51 3.1.2 簡諧振動的特徵量 53 3.1.3 簡諧振動的旋轉矢量表示法 55 3.1.4 簡諧振動的能量 56 3.2 簡諧振動的合成 58 3.2.1 同方向同頻率的簡諧振動的合成 58 3.2.2 同方向不同頻率的簡諧振動的合成 60 3.2.3 互相垂直的簡諧振動的合成 61 3.2.4 頻譜分析 62 知識拓展 62 習題 64 第4章 機械波 66 4.1 機械波簡介 67 4.1.1 機械波的產生和傳播 67 4.1.2 機械波的幾何描述 67 4.1.3 描述波的基本特徵物理量 67 4.2 平面簡諧波 68 4.2.1 平面簡諧波的波函式 68 4.2.2 波函式的物理意義 69 4.3 波的能量與強度 70 4.3.1 波的能量 70 4.3.2 波的能量密度 70 4.3.3 波的強度 71 4.3.4 波在傳播過程中的衰減 71 4.4 波的衍射和干涉 72 4.4.1 惠更斯原理 波的衍射 72 4.4.2 波的疊加原理 73 4.4.3 波的干涉 73 4.4.4 駐波 74 4.5 聲波 75 4.5.1 聲波的分類 76 4.5.2 聲速、聲壓和聲阻抗 76 4.5.3 聲強和聲強級 77 4.5.4 響度和響度級 79 4.6 都卜勒效應 80 4.7 超音波及其醫學套用 82 4.7.1 超音波的特性 82 4.7.2 超音波的作用 84 4.7.3 超音波的產生與接收 84 4.7.4 超音波在醫學中的套用 85 知識拓展 88 習題 89 第5章 分子動理論 91 5.1 物質的微觀結構 92 5.1.1 分子力 92 5.1.2 理想氣體微觀模型 93 5.1.3 理想氣體的狀態方程 93 5.1.4 理想氣體的壓強 94 5.1.5 理想氣體分子的平均平動能 95 5.1.6 理想氣體的內能 95 5.1.7 道爾頓分壓定律 96 5.2 氣體分子速率和能量的統計分布 97 5.2.1 速率分布函式 97 5.2.2 麥克斯韋速率分布律 98 5.2.3 氣體分子的三種統計速率 98 5.2.4 玻爾茲曼能量分布律 100 5.3 液體的表面現象 101 5.3.1 表面張力和表面能 101 5.3.2 彎曲液面的附加壓強 103 5.3.3 毛細現象和氣體栓塞 105 5.3.4 表面活性物質與表面吸附 107 知識拓展 108 習題 109 第6章 靜電場 111 6.1 電場 112 6.1.1 庫侖定律 112 6.1.2 電場強度疊加原理及其套用 113 6.2 靜電場的電場強度分布 119 6.2.1 電通量 119 6.2.2 靜電場的高斯定理 120 6.3 電勢 124 6.3.1 電勢疊加原理 124 6.3.2 電場強度和電勢的關係 128 6.3.3 靜電場的環路定理 130 知識拓展 131 習題 131 第7章 磁場 134 7.1 磁感應強度 135 7.1.1 磁現象 135 7.1.2 磁場的描述 135 7.1.3 磁場的高斯定理 136 7.2 畢奧-薩伐爾定律 137 7.2.1 畢奧-薩伐爾定律的描述 137 7.2.2 畢奧-薩伐爾定律的套用 137 7.3 安培環路定理 140 7.3.1 安培環路定理的描述 140 7.3.2 安培環路定理的套用 142 7.4 磁場力 143 7.4.1 洛倫茲力 143 7.4.2 安培力 146 7.4.3 磁場對載流線圈的作用 147 7.4.4 磁力的功 149 7.5 磁場中的磁介質 149 7.5.1 磁介質的磁化 149

7.5.2 磁介質中的安培環路定理 151 7.6 電磁感應 152 7.6.1 法拉第電磁感應定律 152 7.6.2 動生電動勢與感生電動勢 153 7.6.3 電場和磁場的能量 155 知識拓展 155 習題 156 第8章 直流電 158 8.1 恆定電流 159 8.1.1 電流密度 159 8.1.2 歐姆定律的微分形式 160 8.1.3 電流的功和功率 161 8.1.4 電動勢 162 8.2 直流電路 163 8.2.1 一段含源電路的歐姆定律 163 8.2.2 基爾霍夫方程組 165 8.3 電容 168 8.3.1 RC電路的充電過程 168 8.3.2 RC電路的放電過程 170 8.3.3 心臟除顫 171 知識拓展 172 習題 173 第9章 幾何光學 175 9.1 球面折射 176 9.1.1 單球面折射成像 176 9.1.2 共軸球面系統 179 9.2 透鏡 180 9.2.1 透鏡基礎知識 180 9.2.2 薄透鏡成像公式 181 9.2.3 薄透鏡組合 182 9.2.4 柱面透鏡 183 9.2.5 透鏡像差 184 9.3 幾何光學的套用 185 9.3.1 眼睛與視力矯正 185 9.3.2 放大鏡 189 9.3.3 光學顯微鏡 190 9.3.4 螢光顯微鏡和電子顯微鏡 192 知識拓展 193 習題 194 第10章 波動光學 196 10.1 光的干涉 197 10.1.1 相干光 197 10.1.2 楊氏雙縫干涉實驗 197 10.1.3 光程和光程差 200 10.1.4 勞埃德鏡實驗 201 10.1.5 薄膜干涉 202 10.2 光的衍射 207 10.2.1 單縫衍射 207 10.2.2 圓孔衍射 210 10.2.3 光柵衍射 211 10.3 光的偏振 213 10.3.1 偏振光和自然光 213 10.3.2 起偏和檢偏馬呂斯定律 215 10.3.3 布儒斯特定律 216 10.3.4 旋光現象 217 知識拓展 219 習題 220 第11章 量子力學基礎 222 11.1 熱輻射和普朗克能量量子化假設 223 11.1.1 熱輻射 223 11.1.2 黑體輻射實驗 223 11.1.3 普朗克能量量子化假設 225 11.2 光的波粒二象性 226 11.2.1 光電效應 226 11.2.2 康普頓效應 230 11.3 物質波及其波動性 234 11.3.1 德布羅意物質波 234 11.3.2 不確定關係 236 11.3.3 波函式及其統計解釋 238 11.4 雷射 240 11.4.1 雷射產生原理及特性 240 11.4.2 雷射器 242 知識拓展 244 習題 247 第12章 X射線 248 12.1 X射線的產生及其基本性質 249 12.1.1 X射線的產生 249 12.1.2 X射線的基本性質 251 12.1.3 X射線的強度和硬度 252 12.1.4 X射線譜 253 12.2 X射線與物質的作用及其套用 255 12.2.1 X射線的衍射 255 12.2.2 X射線的吸收 256 12.2.3 X射線的衰減 258 12.2.4 X射線的醫學套用 260 知識拓展 265 習題 266 第13章 核物理 268 13.1 原子核的一般性質 269 13.1.1 原子核的電荷、質量、大小 269 13.1.2 原子核的自旋、磁矩 270 13.1.3 原子核質量虧損、結合能 270 13.2 原子核的放射性衰變、核輻射劑量與輻射防護 272 13.2.1 原子核的放射性衰變 272 13.2.2 核輻射劑量與輻射防護 277 13.3 放射線測量基本原理與醫學套用 279 13.3.1 放射性衰變的統計規律 279 13.3.2 醫用核輻射探測器 281 13.3.3 能量解析度和探測效率 285 13.3.4γ射線能譜 286 13.3.5 放射線的醫學診斷套用 287 13.3.6 放射線的放射治療 290 知識拓展 291 習題 292 第14章 相對論基礎 293 14.1 相對論誕生的背景 294 14.1.1 經典力學的絕對時空觀 294 14.1.2 伽利略變換 295 14.1.3 經典時空觀與實驗的矛盾——邁克耳孫-莫雷實驗 296 14.2 狹義相對論的兩條基本假設 297 14.3 洛倫茲變換 297 14.3.1 洛倫茲坐標變換 297 14.3.2 相對論中的速度變換 299 14.4 狹義相對論的時空觀 299 14.4.1 同時的相對性 300 14.4.2 時間延緩效應 301 14.4.3 長度收縮效應 302 14.4.4 兩種時空觀對照 304 14.5 狹義相對論動力學基本關係式 304 14.5.1 相對論中的質量和動量 305 14.5.2 相對論中的動能和質能 306 14.5.3 相對論中的能量和動量的關係 306 14.5.4 光子的能量、動量、質量 307 14.6 廣義相對論簡介 308 14.6.1 廣義相對論的誕生背景 308 14.6.2 廣義相對論基本原理 308 14.6.3 廣義相對論時空觀 309 知識拓展 311 習題 312 參考文獻 314 附錄 二維碼 315 索引 316

（註：目錄排版順序為從左列至右列）

教學資源

• 配套教材

《醫用物理學（新醫科版）》有配套教輔——《醫用物理學學習指導與題解》。

書名	作者	出版社	出版時間	書號
醫用物理學學習指導與題解	王晨光、計晶晶	科學出版社	2021-01-01	9787030677877

教材特色

該書一方面根據中華人民共和國教育部高等學校大學物理課程教學指導委員會制定的新版“醫藥類專業的物理課程教學基本要求”確定內容，其中包含了物理學中的力學、熱學、電磁學、光學以及量子力學、相對論等經典章節；另一方面在內容選取及結構設計上體現了物理學科與醫藥相關學科聯繫密切的特點，採用多層次、多視角的展示形式，使讀者能夠自然地認識到物理學和醫藥專業知識內在的必然聯繫，激發學好醫用物理學的動力，積蓄專業課程學習潛能，提高科學素養，培養愛國情懷，具體體現在：每章開頭設定了與該章某個知識點相關的套用簡介，內容突出專業交叉和相關知識的新套用等；各章關鍵知識點都配有微課視頻的二維碼連結以方便理解；章後配有知識拓展內容，所選內容都是在醫藥領域得以較為廣泛套用的、與該章相關的物理學知識。全書內容在保證醫藥類專業物理課程本身的系統性基礎上，凸顯新形態教材的新穎性和實用性，體現出能最大程度地滿足新時代人才培養要求的形式和內容。全書圖文均採用雙色排版印刷，每章的關鍵知識點視頻、部分的知識拓展內容以及全部的附錄等都設定相應的二維碼連結，利用了新技術和新方法體現教材內容，使紙質空間和數字空間相互交叉融為一體，將敘述變得更加清晰，內容變得更加豐富。

作者簡介

王晨光，哈爾濱醫科大學藥學院教授、碩士研究生導師，醫用物理學教研室主任，主要從事生物物理學相關領域的研究，主講物理學、電子學和影像物理三門課程。

計晶晶，女，蒙古族，包頭醫學院醫學技術與麻醉學院教授，醫用物理學教研室主任，主要從事醫用物理學教學和科研工作。

韋相忠，廣西中醫藥大學藥學院教授、碩士生導師，研究方向是合金相圖及相結構的研究，主講物理學、醫用物理學、醫學影像物理學三門課程。

石繼飛，包頭醫學院醫學技術與麻醉學院教授，醫學設備學教研室主任、醫學影像技術專業負責人。主要承擔醫學影像物理學、醫學影像設備學、醫學影像成像原理、電工學、眼套用光學、醫學感測器、數位化醫療儀器等的教學與科研任務。

劉淑靜，女，博士研究生，天津醫科大學生物醫學工程與技術學院醫用物理學教研室教授，研究方向：超分辨螢光顯微成像、光纖雷射技術。