医学物理学教学大纲

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1、医用物理学教学大纲Medical Physics（供预防医学专业本科五年制用）前言医用物理学是高等医学教育中的一门公共基础课，它是研究生命活动最基本规律的科学。它的任务是研究物质的基本结构、基本运动形式、相互作用等基本规律，介绍物理学的理论、方法和技术对现代医药科学的发展所做的重要贡献。医用物理学的目的是使学生比较系统地掌握现代医学所需要的物理学基础理论、基本知识、基本技术和方法，培养学生辩证唯物主义世界观和分析问题、解决问题的能力。为学生学习后续课程以及将来从事医疗卫生和科研工作打下必要的物理基础。本课程是所有医学相关课程的共同基础课程，为后续学科学习奠定必要基础。本大纲与高等教育出版社出版

2、，喀蔚波主编的教育科学“十五”国家级规划课题研究成果教材第一版医用物理学配套使用，适用于五年制临床医学专业本科生的教学。大纲所列教学内容可通过课堂讲授、实验、自学、讨论、计算机多媒体等等方式进行教学。划横线部分为要求学生重点掌握的内容， 其他为一般熟悉和一般了解内容。总学时为 60 学时，其中理论 48学时，实验 12 学时。本课程为院考课程，学生理论课考核采用笔答考试方式为主，其成绩占总成绩的60。平时作业成绩占 10，实验考核成绩占 30（其中实验操作 15%，实验报告15%）。参考学时分配内容理论学时数实验学时数合计第一章力学的基本定律606第二章流体的运动336实验一液体粘滞系数的测定

3、第三章机械振动和机械波336实验二驻波法测振动频率第四章分子动理论606第五章静电场606第六章直流电303第七章磁场与电磁感应303第八章波动光学336实验三旋光仪第九章几何光学303第十章X 射线303第十一章狭义相对论和广义相对论自学00第十二章量子物理基础自学33实验四光电效应和普朗克常数测定第十三章原子核和放射性303习题课606共计481260第一章力学的基本定律目的要求掌握对运动的描述方程，质点、刚体、位移速度、加速度、角位移、角速度、角加速度的概念。掌握运动方程与速度、加速度方程的关系。熟悉力、牛顿运动定律、动量守恒定理。教学内容1物理量及其表述（质点，矢量，标量，平均量，即时

4、量，参考系，量纲）2运动描述（位置矢量，运动方程，位移，平均速度，瞬时速度）3牛顿运动定律（牛顿第一定律，牛顿第二定律，牛顿第三定律）4动能定理（动能，势能，做功）5动量守恒定理（冲量，动量）4刚体的定轴转动（自学）第二章流体的运动目的要求掌握理想流体和稳定流动的概念、连续性方程及伯努利方程的物理意义并熟练应用。熟悉粘性流体层流和湍流的特点、雷诺数的意义。教学内容1理想流体的定常流动（理想流体、稳定流动的概念，流体的性质）2连续性方程（流量，连续性的意义）3理想流体的伯努利方程（伯努利方程的能量守恒本质，压强与高度的关系，压强与速度的关系，速度与高度的关系）第三章机械振动和机械波目的要求掌握简

5、谐振动的基本规律，简谐振动方程的求解，波的传播规律，波方程的求解，波速与频率的关系。熟悉波动方程的物理意义，波的叠加原理，波的干涉，驻波。了解同方向同频率简谐振动合成，声强级和响度级，多普勒效应，超声波的特性及在医学中的应用。教学内容1运动方程及图象（简谐振动的基本规律，简谐振动的定义，简谐振动方程的求解）2简谐振动的合成（同方向同频率简谐振动的合成）3简谐波（波的传播规律，波方程的求解波动、方程的物理意义，波速与频率的关系）4波的叠加原理，波的干涉5多普勒效应6声波，超声波，超声波的特性及在医学中的应用。第四章分子动理论目的要求掌握理想气体物分子的状态方程、压强公式、能量公式和液体曲面的附加

6、压强。熟悉理想气体分子的微观模型、分子动理论的统计方法和液体的表面现象。了解物质微观结构的基本观点。教学内容1物理的微观模型，统计学方法2理想气体的分子动理论（理想气体物分子的状态方程、压强公式、能量公式）3液体的表面现象（表面张力，表面能）4弯曲液面的附加压强第五章静电场目的要求掌握电场强度、电势、电势能，电势差定义。掌握静电场的叠加原理，高斯定理。熟悉库仑定律，电场线，等势面，电场强度与电势的关系。教学内容1库仑定律（电荷，点电荷的相互作用，带电体相互作用）2电场和电场强度（电场强度的定义，电场线，电场强度的计算）3高斯定理（电通量，球体、柱体和平面的电场计算）4静电场力的功，电势，电势能

7、，电势差，电场强度与电势的关系。第六章直流电目的要求掌握基尔霍夫第一、第二定律。熟悉电流密度，欧姆定律的微分形式。了解电容器的充电、放电特性。教学内容1电流密度（电流密度的定义和欧姆定律的微分形式）2电源的电动势3电路分析（基尔霍夫第一定律、第二定律）4电容器（电容器的充、放电，时间常数）第七章磁场与电磁感应目的要求掌握安培环路定理、电磁感应定律。熟悉磁感应强度定义、毕奥-萨伐尔定律。了解霍尔效应、物质的磁性。教学内容1磁场（磁感应强度，毕奥- 沙伐尔定律）2磁场对电荷的作用（安培环路定理、洛仑兹力，带电粒子在磁场中的运动）3电磁感应定律，磁场对载流线圈的作用，磁矩4磁介质及其磁化，磁导率，磁

8、场的生物效应及医学应用第八章波动光学目的要求掌握光程、光程差、半波损失、杨氏双缝干涉、劳埃镜实验、薄膜干涉、夫琅禾费单缝衍射、光栅衍射原理和公式、马吕斯定律。熟悉偏振、旋光性等概念，了解圆孔衍射。教学内容1干涉（相干光源，光程，光程差，半波损失，双缝干涉、劳埃镜实验、薄膜干涉）2衍射（单缝衍射，圆孔衍射，衍射光栅）3偏振（自然光和偏振光，马吕斯定律）第九章几何光学目的要求掌握单球面折射成像的原理、计算方法和符号规则、共轴球面系统、薄透镜成像的规律和基本公式。熟悉眼睛的光学系统，眼睛屈光不正的矫正。教学内容1成像（单球面折射，共轴球面系统）2透镜（薄透镜，薄透镜组，柱面透镜，透镜的像差及其补救）

9、3眼睛（眼的结构和光学性质，眼的屈光不正及其矫正）第十章X 射线目的要求熟悉 X 射线强度和硬度的概念、X 射线谱及 X 射线产生的微观机制、短波极限公式的应用。熟悉 X 射线的基本性质、X 射线的衰减规律及应用。了解 X 射线机的基本组成部分、X 射线衍射、 X 射线在医学上的应用。教学内容1 X射线的发生装置及一般性质2 X射线的强度和硬度，X 射线谱及X 射线产生的微观机制、短波极限公式的应用3 X线的衰减规律（物质对X 射线的吸收规律，吸收系数）4 X射线在医学上的应用（X 射线的治疗，透视、摄像和X-CT ）第十一章狭义相对论基础（自学）目的要求掌握狭义相对论的基本假设、洛仑兹变换及

10、时间膨胀、洛仑兹收缩、同时性的相对性等概念及相关公式。掌握狭义相对论的质速关系、质能关系，熟悉质点动能公式及能量-动量关系式。熟悉伽利略变换、光多普勒效应，了解因果率和信号速度、退行红移和膨胀宇宙。熟悉广义相对论的等效原理和广义相对性原理，了解引力场的时空特性、引力坍与黑洞及引力波。教学内容1爱因斯坦相对性原理2狭义相对论的时空观3洛仑兹变换与相对论的速度叠加第十二章量子力学基础（自学）目的要求掌握描述光的波粒二象性的有关理论，包括黑体辐射规律、普朗克量子假设、爱因斯坦的光子理论和玻尔理论等。了解描述实物微观粒子的波粒二象性的德布罗意物质波假设、不确定关系、波函数和薜定谔方程等基本观念和规律。

11、教学内容1黑体辐射，普朗克量子假设2光电效应，康普顿效应3玻尔氢原子理论，氢原子光谱，德布罗意假设4不确定关系，原子光谱与分子光谱第十三章原子核和放射性目的要求掌握原子核的组成、结合能、衰变类型、辐射防护。了解原子核衰变规律、射线与物质的相互作用、辐射剂量。教学内容1 原子核 （原子核的组成，结合能，原子核的稳定性，核衰变的类型，核衰变定律）2 原子核衰变规律（放射性活度，半衰期）3 射线剂量，放射性核素在医学上的应用，放射性防护部分术语中英文对照表A立体放射神经外科stereotactic radioneuro艾里斑Airy disksurgery， SRNS安培环路定律Ampere cir

12、cular law连续X射线continuous X-ray阿伏伽德罗定律Avogadro law连续性方程equation of continuity阿伏伽德罗常量Avogadro constant里德伯常数Rydberg ConstantB拉莫尔方程Larmor equation不可逆过程irreversible process拉莫尔频率Larmor frequency不动点fixed point拉德rad不确定关系uncertainty relation洛伦兹力Lorentz force贝可勒尔Becquerel洛伦兹收缩Lorentz contraction半波带法half wave

13、zone method洛伦兹变换Lorentz transformation半波损失half-wavelength loss洛施密特常量Loschmidt constant半衰期half-life洛埃镜Lloyd mirror半透膜semipermeable流场field of flowmembrane流体fluid布拉格定律Bragg law流体动力学hydrodynamics布儒斯特角Brewster angle流阻flow resistance本构关系constitutive relationship流线streamline毕奥 萨伐尔定律 Biot-Savart law流管tube o

14、f flow伯努利方程Bernoulli equation离子对ionic pair泊松比Poisson ratio离子迁移率ionic mobility泊肃叶定律Poiseuille law理想气体状态方程equation of state of波长wavelengthideal gas波节node理想流体ideal fluid波的干涉interference of wave粒子数反转population inversion波的强度intensity of wave量子quantum波腹loop量子生物学quantum biology表面吸附surface adsorption量子药理学qu

15、antum pharmacology表面张力surface tension量纲dimension表面能surface energy楞次定律Lenz law保守力conservative force雷姆Rem标识 X射线characteristic X-ray雷诺数Reynold number泵pump螺旋扫描helical scanning玻耳兹曼分布定律Boltzmann distributionMlaw马吕斯定律Malus law玻耳兹曼常量Boltzmann constant毛细现象capillarity倍周期分叉doubling-bifurcation目镜eyepiece部分偏振光pa

16、rtial polarization light迈克耳孙干涉仪Michelson薄透镜thin lensinterferometerC迈耶公式Mayer formula冲量 impulse次声波infrasonic wave层子stratum层流laminar flow场源电荷charge of field source场强叠加原理superpositionprincipleof field intensity氚tritium超子hyperon超声波supersonic wave超导量子干涉仪superconductingquantum interference device除极depolar

17、ization窗位window level窗宽window width塞曼效应Zeeman effect磁矩magnetic moment磁场magnetic field磁导率permeability磁介质magneticmedium磁通量magneticflux磁偶极子magnetic dipole磁场强度magnetic fields trength磁量子数magneticquantumnumber磁感应线magnetic induction line磁感应强度magnetic induction磁共振成像magneticresonanceimaging ， MRID对应原理corrspo

18、ndence principle对称操作symmetry operation电子对产生electron pair production电子对湮没electronpairannihilation电子非定域化electron delocalization电子俘获electron capture电子显微镜electron microscope电介质dielectric电介质的极化dielectric polarization电场强度electric field strength电导纳electrical admittance电导率conductivity电位移矢量electricdisplaceme

19、nt迈斯纳效应Meissner effect每搏输出量stroke volume麦克斯韦速率分布函数Maxwellspeeddistribution function麦克斯韦速率分布律Maxwellspeeddistribution law明视距离visual distance脉压pulse pressure脉搏波pulse wave莫塞莱MoseleyN内力internal force内能internal energy内摩擦internal friction牛顿Newton牛顿环Newton ring牛顿流体Newtonian fluid牛顿第一定律Newton first law牛顿第二定

20、律Newton second law牛顿第三定律Newton third law逆循环inverse cycle能级Energy level能斯特方程Nernst equation能量energy能量均分定理equipartition theorem ofenergy能量退降degradation of energy能量密度energy density粘度viscosity粘弹性viscoelasticity粘滞力viscous forceP平均平动动能averagetranslationalkinetic energy平均自由程mean free path平均速率mean speed平均碰撞

21、频率meancollisionfrequency平衡态equilibrium state皮托管Pitot tube泊松公式poisson formula泡利不相容原理pauliexclusionprinciple偏光显微镜P1arizing microscopevector电位移通量electricdisplacementflux电极化率 electric susceptibility电极化强度electric polarization电阻抗impedance电势electric potential电势能electric potential energy电势梯度electricpotentia

22、lgradient电流密度electric current density电流强度electric current strength电离ionization电离比值specific ionization电通量electric flux电偶层electric double layer电偶极子electric dipole电偶极矩electric dipole moment电磁波electromagnetic wave电磁泵electromagnetic pump电磁感应electromagneticinduction动压dynamical pressure动作电位action potential

23、动态平衡dynamic equilibrium动态空间重现技术dynamicspatialreconstruct， DSR动能kinetic energy动能定理theoremofkineticenergy动量momentum动量守恒定律law ofconservation ofmomentum动量定理theorem of momentum多普勒效应Doppler effect氘Deuterium单光子发射型计算机断层摄影singlephoton emissioncomputedtomography ，SPECT单色辐出度Monochromaticradiantexitance单轴晶体unia

24、xial crystal定压过程constantpressureprocess偏振片polaroid偏振光polarized light偏振度degree of polarization偏振面Plane of polarization普朗克常量Planck constant频率编码frequency coding频谱frequency spectrun频谱分析spectral analysisQ气体栓塞air embolism切向加速度tangential acceleration切变模量shear modulus切应力shear stress切应变shear strain纤镜fiber sc

25、ope取向极化orientation plarization奇异吸引子strange attractor屈光度diopter轻子Lepton起偏器plarizer强子nadron群速度group velocityR韧致辐射bremsstrahlung热力学thermodynamics热力学过程thermodynamic process热力学系统thermodynamic system热力学第一定律firstlawofthermodynamics热力学第二定律secondlawofthermodynamics热力学概率thermodynamic probability热传导heat conduc

26、tion热机heat engine热运动thermal motion热量heat热辐射Thermal radiationS双折射birefringence双轴晶体biaxial crystal生物物理遗传学biophysical genetic示踪原子tracer atom扫描电子显微镜scanningelectronmicroscope定容过程constant volume process定轴转动fixed-axis rotation第一主平面primary principal plane第一主点pdmary principal point第 节点primary nodal point第一类

27、永动机perpetualmotionmachine of the first kind第二主平面secondaryprincipalplane第二主点secondaryprincipalpoint第二节点secondary nodal point第二类永动机perpetualmotionmachine of the second kind短程力short-range-force等厚干涉equalthicknessinterference等厚条纹equal thickness fringes等温过程isothermal process道尔顿定律Dalton law叠力原理superpositio

28、n principleE二向色性dichroismF分叉，分岔bifurcation分子力molecular force分子轨道法molecularorbitalmethod分形学fractal分数维fractal dimension分辨本领resolving power反转恢复inversion recovery夫琅禾费衍射Fraunhofer diffraction方均根速率root-mean-square speed发射型计算机断层摄影emissioncomputed tomography负晶体negative crystal放射性平衡radioactive equilibrium放射性

29、活度radioactivity法向加速度normal acceleration法拉第电磁感应定律Faradaylaw ofelectromagneticinduction非线性动力学nonlinear dynamics非常光extraordinary light扫描隧穿显微镜scanningtunnelingmicroscope，STM收尾速度terminal velocity收缩压systolic pressure色偏振chromatic polarization色像差chromatic aberration声压sound pressure声阻抗acoustic impedance声波sou

30、nd wave声强sound intensity声强级intensity level时间序列time series时间膨胀time dilation束缚电荷bound charge势阱potential well势垒potential barrier视力visual acuity视角visual angle试探电荷test charge受迫振动forced vibration受激辐射stimulated radiation受激辐射光放大light amplificationby stimulated emission ofradiation (1aser)顺磁性paramagnetism顺磁质

31、paramagnetic substance射频radio frequency衰变常数decay constant速度梯度velocity gradient速率分布函数speed distribution function斯托克司定律plasticity数字减影血管造影digitalsubtractionangiography， DSA输运过程transport process熵entropy熵产生 entropy production 熵流 entropy flow熵增加原理principleofentropyincrease瞬时心电向量twinklingelectrocardiovecto

32、rT同位素isotope同质异能素isomer同量异位素isobar复极repolarization封闭系统closed system菲克第一定律Fick first law菲涅耳衍射Fresnel diffraction傅里叶变换Fourier transform辐射权重因子radiationweightingfactor辐射跃迁radiation transitionG广义相对论general relativity戈瑞Gray， Cy功work归一化条件normalization condition光子photon光电子photo-electron光电效应photo-electric ef

33、fect光矢量photovector光多普勒效应optical Doppler effect光的衍射diffraction of light光程optical path光程差optical path difference光学谐振腔optical resonant cavity光弹效应photoelastic effect光速不变原理principle ofconstancyof light velocity光谱spectrum光栅grating光栅常量grating constant光栅方程grating equation光栅光谱grating spectrum共振resonance共轴系统c

34、oaxial system刚体rigid body固有长度proper length固有时proper time国际辐射单位和测量委员会International Commission on Units andMeasurements， IC国际辐射防护委员会International Commission on RadiologicalProtection ， ICRP高斯面Gauss surface高斯定理Gauss theorem惯性inertia体素voxel听觉区域auditory region听阈threshold of hearing态参量state parameter退行红移r

35、ecessional redshift原子质量单位 atomic mass unit ， u 调节 accommodation调幅波amplitude modulated wave透射电子显微镜transmissionelectronmicroscope透镜lens铁磁性ferromagnetism铁磁质ferromagnetic substance弹性elasticity弹性介质elastic medium弹性模量modulus of elasticity湍流turbulent flow痛阈threshold of feelingW无极分子nonpolar molecule无辐射跃迁radi

36、ationless transition位矢position vector位移displacement位移电流displacement current位移极化displacement polarization物镜objective微观量microscopic quantity稳定流动steady flow稳态steady stateXX 射线计算机横断层成像 X -ray computer aid transverse tomographyX 射线透视 X -ray fluoroscopyX 射线摄影 X -ray roentgenography X 射线谱 X-ray spectrum心电场

37、cardio-electric field心电偶cardio-electric dipole寻常光ordinary light吸引子attractor吸收剂量absorbed dose响度级loudness 1evel狭义相对论special relativity相干长度coherent length相干光coherent light惯性力inertial force惯性系inertial frame概率probability概率密度probability densityH宏观量macroscopic quantity厚透镜thick lens核力nuclear force核子nucleon核

38、素nuclide核素发生器isotope generator核素成像radionuclideimaging ，RI核衰变nuclear decay耗散结构dissipative structure混沌chaos焓enthalpy惠更斯原理Huygens principle滑环技术slipping遏止电势stopping potential黑体black body黑洞black hole横波transverse wave霍尔效应HalleffectJ介子meson介电常量dielectric constant加速度acceleration机械波mechanical wave机械能守恒定律law

39、of conservation ofmechanical energy伽利略变换Galilean transformation极化polarization极化电场polarizationelectricfield极限环limited circle角加速度angular acceleration角速度angular velocity角动量angular momentum角动量守恒定律law of conservation ofangular momentum角放大率angular magnification角量子数angularquantumnumber相干波coherent wave相干波源c

40、oherent sources相对介电常量relative permittvity相对生物效应relativebiologicaleffectiveness， RBE相对性原理relativity principle相对磁导率relative permeability相位编码phase coding相空间states space相空间重构reconstructionof statesspace相差显微镜phase contrast microscope相速度phase velocity选片selected slice旋光色散rotatory dispersion旋光性optical activ

41、ity旋光率specific rotation旋进precession旋磁比gyromagnetic ratio像差aberration循环过程cycle process像素pixel薜定谔方程Schr?dinger equationY引力红移gravitational redshift引力坍缩gravitational collapse引力波gravitational wave压电效应piezoelectric effect因果率causality延迟嵌入delay embedding有极分子polar molecule应力stress应变strain杨氏模量Young modulus远点f

42、ar point衍射diffraction圆二色性circular dichroism液晶liquid crystalZ主量子数principal quantum number正电子发射型计算机断层摄影 positron emission tomography ， PET正循环positive cycle正晶体positive crystal角频率angular frequency自发辐射spontaneous radiation近点near point自由度degree of freedom剂量当量dose equivalent自由感应衰减free induction decay结合能bin

43、ding energy自组织现象serf-organization绝热过程adiabatic processphenomenon基尔霍夫定律Kirchoff law自旋 回波spin-echo基本统计假设fundamentalstatistical自旋量子数spin quantum numberpostulate自然光natural light基本粒子elementary particles钆 二 乙烯 三胺五醋酸基础代谢率basalmetabolic rate，gadolinium-diethylenetriaminepentaBMRacetic acid基频fundamental freq

44、uency张力 tension接触角contact angle状态参量states variable检偏器analyzer纵波 longitudinal wave简谐波simple harmonic wave阻尼振动damped vibration简谐振动simpleharmonic阻抗图impedance plethysmogramvibration周期 period截止频率cutoff frequency质能关系mass-energy relation静电场electrostatic field质量亏损mass defect静电场的环路定理circulartheorem of质量定压热容m

45、assheatcapacityatelectrostatic fieldconstant pressure静压static pressure质量定容热容massheatcapacityat静质量rest massconstant volume静息电位resting potential质量厚度mass thickness静能rest energy质量衰减系数mass attenuation coefficient激发excitation质量数mass number激光扫描共聚焦显微镜laserscanning质谱仪mass spectrometerconfocal microscope转动 ro

46、tation激活介质active medium转动惯量rotational inertiaK驻波 standing wave孔径数numerical aperture柱面透镜cylindrical lens开尔文表述Kelvin statement重力势能gravitational potential energy开放系统open system重子 baryon卡诺定理Carnot theorem准静态过程quasi-static process卡诺循环Carnot cycle振动面plane of vibration可逆过程reversible process振幅 amplitude夸克qu

47、ark真空介电常量permittivity of vacuum扩散diffusion真空磁导率permeability of vacuum扩散系数coefficient of diffusion致冷机refrigerator克尔效应Kerr effect致冷系数refrigeratory coefficient克劳修斯表述Clausius statement载流子carrier库仑定律Coulomb law造影剂contrast medium抗磁性diamagnetism最大允许剂量maximumpermissible抗磁质diamagnetic substancedose， MPI空化作用cavitation最低空分子轨道the lowest unoccupied空间心电向量环spatialmolecular orbitalelectrocardiovector loop最高占据分子轨道the highest occupied控制论cyberneticsmolecular orbitalL最概然速率the most probable speed力矩moment of force照射量exposure内转换internal conversion