医学物理学教学大纲

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，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%）。

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，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）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。

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艾里斑Airy disk安培环路定律Ampere circular law阿伏伽德罗定律Avogadro law阿伏伽德罗常量Avogadro constantB不可逆过程irreversible process不动点fixed point不确定关系uncertainty relation贝可勒尔Becquerel半波带法half wave zone method 半波损失half-wavelength loss半衰期half-life半透膜semipermeable membrane布拉格定律Bragg law布儒斯特角Brewster angle本构关系constitutive relationship 毕奥—萨伐尔定律 Biot-Savart law伯努利方程Bernoulli equation泊松比Poisson ratio泊肃叶定律Poiseuille law波长wavelength波节node波的干涉interference of wave波的强度intensity of wave波腹loop表面吸附surface adsorption表面张力surface tension表面能surface energy保守力conservative force标识X射线characteristic X-ray泵pump玻耳兹曼分布定律 Boltzmann distribution law玻耳兹曼常量Boltzmann constant倍周期分叉doubling-bifurcation部分偏振光partial polarization light 薄透镜thin lensC立体放射神经外科stereotactic radioneuro surgery，SRNS连续X射线continuous X-ray连续性方程equation of continuity 里德伯常数Rydberg Constant拉莫尔方程Larmor equation拉莫尔频率Larmor frequency拉德rad洛伦兹力Lorentz force洛伦兹收缩Lorentz contraction洛伦兹变换Lorentz transformation 洛施密特常量Loschmidt constant洛埃镜Lloyd mirror流场field of flow流体fluid流体动力学hydrodynamics流阻flow resistance流线streamline流管tube of flow离子对ionic pair离子迁移率ionic mobility理想气体状态方程equation of state of ideal gas理想流体ideal fluid粒子数反转population inversion量子quantum量子生物学quantum biology量子药理学quantum pharmacology 量纲dimension楞次定律Lenz law雷姆Rem雷诺数Reynold number螺旋扫描helical scanningM马吕斯定律Malus law毛细现象capillarity目镜eyepiece迈克耳孙干涉仪Michelson interferometer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superposition principle of field intensity氚tritium超子hyperon超声波supersonic wave超导量子干涉仪superconducting quantum interference device除极depolarization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magnetic quantum number磁感应线magnetic induction line 磁感应强度magnetic induction磁共振成像magnetic resonance imaging，MRID对应原理corrspondence principle 对称操作symmetry operation电子对产生electron pair production 电子对湮没electron pair annihilation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electric displacement迈斯纳效应Meissner effect每搏输出量stroke volume麦克斯韦速率分布函数Maxwell speed distribution function麦克斯韦速率分布律Maxwell speed distribution 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 of energy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average translational kinetic energy平均自由程mean free path平均速率mean speed平均碰撞频率mean collision frequency平衡态equilibrium state皮托管Pitot tube泊松公式poisson formula泡利不相容原理pauli exclusion principle偏光显微镜P1arizing microscopevector电位移通量electric displacement flux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electric potential gradient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electromagnetic induction动压dynamical pressure动作电位action potential动态平衡dynamic equilibrium动态空间重现技术dynamic spatial reconstruct，DSR动能kinetic energy动能定理theorem of kinetic energy动量momentum动量守恒定律law of conservation of momentum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single photon emission computed tomography，SPECT单色辐出度Monochromatic radiant exitance单轴晶体uniaxial crystal定压过程constant pressure process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 scope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first law of thermodynamics热力学第二定律second law of thermodynamics热力学概率thermodynamic probability 热传导heat conduction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scanning electron microscope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第一类永动机perpetual motion machine of the first kind第二主平面secondary principal plane第二主点secondary principal point第二节点secondary nodal point 第二类永动机perpetual motion machine of the second kind短程力short-range-force等厚干涉equal thickness interference等厚条纹equal thickness fringes 等温过程isothermal process道尔顿定律Dalton law叠力原理superposition principleE二向色性dichroismF分叉，分岔bifurcation分子力molecular force分子轨道法molecular orbital method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emission computed tomography负晶体negative crystal放射性平衡radioactive equilibrium 放射性活度radioactivity法向加速度normal acceleration法拉第电磁感应定律Faraday law of electromagneticinduction非线性动力学nonlinear dynamics非常光extraordinary light扫描隧穿显微镜scanning tunneling microscope，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sound 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 of radiation (1aser)顺磁性paramagnetism顺磁质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digital subtraction angiography，DSA输运过程transport process熵entropy熵产生entropy production熵流entropy flow熵增加原理principle of entropy increase瞬时心电向量twinkling electrocardiovectorT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radiation weighting factor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 effect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 of constancy of 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coaxial 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recessional 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transmission electron microscope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radiationless 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 roentgenographyX射线谱X-ray spectrum心电场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核素nuclide ·核素发生器isotope generator核素成像radionuclide imaging，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 of conservation of mechanical energy伽利略变换Galilean transformation 极化polarization极化电场polarization electric field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 of angular momentum角放大率angular magnification 角量子数angular quantum number相干波coherent wave相干波源coherent sources相对介电常量relative permittvity相对生物效应relative biological effectiveness，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reconstruction of states space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 activity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Schrödinger 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far 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近点near point剂量当量dose equivalent结合能binding energy绝热过程adiabatic process基尔霍夫定律Kirchoff law基本统计假设fundamental statistical postulate基本粒子elementary particles基础代谢率basal metabolic rate，BMR基频fundamental frequency 接触角contact angle检偏器analyzer简谐波simple harmonic wave 简谐振动simple harmonic vibration截止频率cutoff frequency静电场electrostatic field静电场的环路定理circular theorem of electrostatic field静压static pressure静质量rest mass静息电位resting potential静能rest energy激发excitation激光扫描共聚焦显微镜laser scanning confocal microscope激活介质active mediumK孔径数numerical aperture开尔文表述Kelvin statement开放系统open system卡诺定理Carnot theorem卡诺循环Carnot cycle可逆过程reversible process夸克quark扩散diffusion扩散系数coefficient of diffusion 克尔效应Kerr effect克劳修斯表述Clausius statement库仑定律Coulomb law抗磁性diamagnetism抗磁质diamagnetic substance自发辐射spontaneous radiation自由度degree of freedom自由感应衰减free induction decay自组织现象serf-organization phenomenon自旋—回波spin-echo自旋量子数spin quantum number自然光natural light钆二乙烯三胺五醋酸gadolinium-diethylene triamine penta acetic acid张力tension状态参量states variable纵波longitudinal wave阻尼振动damped vibration阻抗图impedance plethysmogram周期period质能关系mass-energy relation质量亏损mass defect质量定压热容mass heat capacity at constant pressure质量定容热容mass heat capacity at constant volume质量厚度mass thickness质量衰减系数mass attenuation coefficient 质量数mass number质谱仪mass spectrometer转动rotation转动惯量rotational inertia驻波standing wave柱面透镜cylindrical lens重力势能gravitational potential energy重子baryon准静态过程quasi-static process振动面plane of vibration振幅amplitude真空介电常量permittivity of vacuum真空磁导率permeability of vacuum致冷机refrigerator致冷系数refrigeratory coefficient载流子carrier造影剂contrast medium最大允许剂量maximum permissible dose，MPI空化作用cavitation空间心电向量环spatial electrocardiovector loop控制论cyberneticsL力矩moment of force 内转换internal conversion最低空分子轨道the lowest unoccupied molecular orbital最高占据分子轨道the highest occupied molecular orbital最概然速率the most probable speed照射量exposure。