医用物理学,期末复习整理,.ppt
医用物理学复习资料
流体的流动一、 基本概念1 理想液体2 稳定流动3 层流与湍流 流量 流阻 粘度二、基本定律及定理 1 *连续性方程2211v s v s Qsv ==2 *柏努利方程 2222121122121 21gh v p gh v p E gh v p ρρρρρρ++=++=++3 *泊肃叶定律 lP P r Q RP Q ηπ8)(214-=∆=4 牛顿粘滞定律 dxdvs F η=三、重要结果及结论1 小孔流速问题 h g v ∆=22 测速、测流量问题 (皮托管，汾丘里管) 3实际流体的能量损耗)21()21(2222121112gh v p gh v p E ρρρρ++-++=∆4雷诺数及判据 ηρvr=Re 四、注意的问题空气中有大气压 Pa P 5010013.1⨯=水的密度 3kg/m 1000=ρ空吸与虹吸现象振动和波一、 基本概念1 振动 简谐振动 谐振动的矢量表示2 振幅 初相位 圆频率 周期3 波速 波长 频率 v u λ=4 振动的合成(同方向、同频率)5 相位差 同相 反相6 波动 波动方程的物理意义7 波的叠加原理 二、 基本规律及重要公式1*简谐振动方程 )cos(ϕω+=t A x220)(x v tg v x A ωϕω-=+=2 谐振动能量 2222121A m kA E ω==3 *简谐波的波动方程 ])(cos[ϕω+-=uxt A y4波的强度公式 2221ωρuA I =球面波212211221)(,r r I I r r A A == 5 惠更斯原理6*波的干涉 )(21212r r ---=∆λπϕϕϕ干涉加强2112122)(2A A A k r r +==---=∆πλπϕϕϕ干涉减弱211212)12()(2A A A k r r -=+=---=∆πλπϕϕϕ三、注意的问题1、已知初始条件及振动系统性质，求振动方程 (求?=ϕ)2、已知振动方程，求波动方程 (确定时间上是落后还是超前 ?ux) 3、两振动、波动叠加时，相位差的计算声波一、基本概念1 声速u2 振动速度 声压 声特性阻抗 Zp v A v u Z mm m ===,,ωρ 3 *声强 声强级 响度 响度级 )(lg 1022102222dB I IL Zp Z p uA I e m ====ωρ4 *听阈 痛阈 听阈区域二、重要公式1 声波方程]2)(cos[)](cos[πωωρω+-=-=u y t u A p uyt A x2 *多普勒效应公式 0v V u V u v so±=正负号的确定 ： 0远离来确定时，根据相互靠近还是、当≠s o V V 三、注意的问题1 两非相干的声波叠加时，声强可简单相加，而声强级不能简单相加2 标准声强 2120/ 10m w I -=分子动理论一、 基本概念1 物质的微观理论物质是由大量的分子、原子所组成，是不连续的 分子是在作无规则的运动-----热运动 分子之间有相互作用2 表面张力 表面能 表面活性物质 表面吸附3 附加压强4 润湿与不润湿 接触角 毛细现象 二、 重要公式 1 *表面张力SE ∆=∆=σσLF2 *附加压强 )(4)(2双液面单液面Rp Rp σσ==3 *毛细现象 grh ρθσcos 2=三、注意的问题1 表面张力产生原因2 气体栓塞3 *连通器两端大、小泡的变化4 水对玻璃完全润湿，接触角为零静电场一、基本概念 1 电场强度 q=2 电通量 ⎰=Φse Eds θcos3 电势能 ⎰∞∞==rr r Edl q A W θcos 04 电势 ⎰∞==rr r Edl q W V θcos 0电势差 ⎰=-=bab a ab Edl V V U θcos *电场力作功)(0b a ab V V q A -=5 *电介质的极化 电极化强度Vpp i∆=∑ 电极化率χ E p 0χε=6 介电常数rr εεεχε01=+=7 电场能量密度 ,212E e εω=电场能量⎰=Ve dV W ω 二、基本规律1 高斯定理1cos εθ∑⎰⎰==ni iqEds2环路定理 0cos =⎰θEdl 3*场强叠加原理 ∑==ni i14*电势叠加原理 ∑==ni iVV 05场强与电势的关系 n dndVE -= 6*有介质时：介质中的场强与外场强的关系rE E ε0=， 电容关系0C C r ε=三、场强、电势的计算 1 *点电荷 场强 2041r q E πε=电势 rq V 041πε=2 *点电荷系 电偶极子 场强 )(41 )( 2413030中垂线，延长线r p E r p E πεπε==电势 cos 4120θπεrpV =电偶极矩ql p = 3 连续带电体均匀带电长直棒 aE λπε041=均匀带电圆环 )1(222xR x q E +-=πε均匀带电无限大平板 02εσ=E 平板电容器 0εσ=E )11(`σεσr-= E 0`εσx p ==均匀带电球壳 )(0),(4120R r E R r r qE <=>=πε均匀带电球体 )(41),(412030R r r q E R r R qr E >=<=πεπε直流电一、基本概念1电流强度 dtdqi = 2电流密度 dsdi j =3 *充、放电时间常数 RC =τ二、基本定律及重要关系式1 电流密度与漂移速度关系 v v Zen j e ρ==2 *欧姆定律微分形式 E j σ=3 *一段含源电路欧姆定律 ∑∑-=iiiab R I U ε4 *节点电流定律 0=∑iI5 *回路电压定律 0=-∑∑iiiR I ε6 充放电规律充电： )1(RCt e C q --=ε)1(RCt c e u --=εRCt c eRi -=ε放电： RCt eC q -=εRCt c eu -=εRCt c eR i -=ε三、 注意问题1、 *一套符号规则2、 解题后对解要说明几何光学一、基本概念1 焦点 焦距 焦度2 近点 远点 明视距离 视力 *近视眼 *远视眼 散光眼3 线放大率 hh m '=， 单薄透镜p p m '-=4 *角放大率 βγα=(单放大镜f 25=α, *显微镜 目物f f L m M 25-==α)5 *分辨本领 AN n z .61.0sin 61.0λβλ==6 数值孔径 βsin ..n A N = 二、重要关系式1单球面 *成像公式rn n p n p n 12'21-=+ 焦距公式 12221211,n n rn f n n r n f -=-=焦度公式 rn n 12-=Φ 2 共轴球面系统 厚透镜 (方法：单球面依次成像) 3薄透镜 *成像公式f p p 111'=+ *焦距公式 12100)]11([---=r r n n n f 焦度公式 f1=Φ 4薄透镜组 一般情形： (方法：薄透镜依次成像)密接情形：fp p 111'=+， 21111f f f += 三、 注意的问题1 *符号规则2 *依次成像时：前次所成的像作为后次成像的物的虚实3 系统所成像的性质要说明(位置、大小、虚实、正倒)一、基本概念1 相干光 *光程 干涉 衍射 偏振2 *半波损失 *半波带3 自然光 偏振光 布儒斯特角 双折射 二、基本规律及重要关系式1 干涉 *杨氏双疑缝干涉 亮纹 ) .......2,1,0( sin =±=k k d λθ 暗纹 ) ........2,1( 2)12(sin =-±=k k d λθ*薄膜干涉 总的光程差=实际光程差+附加光程差 加强 ) 2,1,0( ==∆k k s λ 减弱 ) 2,1,0( 2)12(=+=∆k k s λ2 衍射 单缝衍射 *暗纹 ) .......2,1( sin =±=k k a λθ 亮纹 ) ......2,1( 2)12(sin =+±=k k a λθ圆孔衍射 第一暗环满足：暗纹 22.1sin λϕ=D 3 光栅 光栅方程 *亮纹 ) .......2,1,0( sin =±=k k d λθ 4 偏振 *布儒斯特定律 120n n tgi =*马吕斯定律 θ20cos I I =四、 注意的问题1 薄膜干涉时光在界面反射有无半波损失2 单缝衍射考虑衍射条纹亮、暗的公式与干涉相反，取决于半波带的奇偶性3 光栅存在缺级、最大级数问题4 自然光通过偏振片光强减小一半一、基本概念1 热辐射 单色辐射出射度 单色吸收率2 黑体 *普朗克量子假设3 光子 逸出功 临阈频率 波粒二象性4 自发辐射 *受激辐射 粒子数反转 光放大 亚稳态5 光电效应 康普顿效应 二、基本规律1 基尔霍夫定律λλλ0M a M i i = 2 *维恩位移定律 Tb m =λ 3 *斯特藩-波尔兹曼定律 4)(T T M σ= 4 *爱因斯坦光电效应方程 A mV hv +=2215 *波粒二象性λh P hvE ==三、注意的问题 1 有关物理常数2 *激光器的组成及特性X 射线一、基本概念1 强度 *硬度 *轫致辐射2 *线衰减系数 质量衰减系数 质量厚度x x m ρ= 半价层ux 2ln 21=二、重要关系式1 强度 ii hv n I ∑= 2 *连续谱的最短波长 )()(242.1nm KV U m =λ 3 *强度衰减规律 m m x u ux e I e I I --==004 *低能时质量衰减系数的表示式 3λαkZ u m =三、注意的问题1 *X 射线谱的特点：连续谱与管压有关，与靶材料无关标识谱与靶材料有关，与管压无关2 X 射线的基本性质3 管电压、管电流反映的物理实质 管电流----X 射线的强度管电压----X 射线的硬度原子核和放射性一、基本概念1 原子质量单位 核素 *同位素 质量亏损 比结合能2 放射性 *核衰变 俄歇电子3 *衰变常数 *半衰期 平均寿命 λλτ2ln ,12/1==T *活度4 电离比值 射程二、重要关系式1 核半径 310A r r = 2 *核的衰变规律 2/1)21(00T t tN N e N N --==λ NA e A A tλλ==-0 五、 注意的问题1 *射线作用方式及防护要点：带电粒子 α粒子：电离作用强 穿透力弱 防止内照射β粒子：电离作用弱，轫致辐射强，散射强 穿透力强 防止吸收伤害用铝、有机玻璃等轻材料防护光子类 光电效应 康普顿效应 电子对效应用铅等重金属材料防护中子 散射 核反应 用含氢多的材料吸收 (如水、石蜡)2 各种核衰变过程的位移规则及能谱特点3 结合能与原子核稳定性的关系4 比结合能与核能利用的关系医用物理学常见简答题1简述细胞除极和复极的过程。
医用物理学期末复习题库讲课讲稿
第一章 生物力学基础重点：刚体转动定律和角动量守恒定律及其应用。
1、基本概念刚体，转动惯量及刚体的定轴转动，力矩与刚体转动定律，角动量守恒定律及其应用。
2、习题1-3 如图1-3图所示，质量为m ，长为l 的均匀细棒绕过O 点的转轴自水平位置以零角速度自由下摆. 求（1） 细棒运动到与水平夹角为θ 时的角加速度和角速度； （2） 此时细棒末端A 的速度和加速度. 解：（1） lg ml l Mg2cos 331cos 22θββθ=→= lg d l g d d lg d d d d dt d d d dt d θωθθωωθθθβωωθωωθθωωβθωsin 32cos 32cos 300=======⎰⎰（2） θωsin gl l 3==v ，2/cos 3θg a t =，θsin 3g a n =θ222sin 3123+=+=ga a a n t 1-4 如图1-4所示 长为l ，质量为m 的均质细长杆，求：(1) 杆件对于过质心C 且与杆的轴线相垂直的Z 轴的转动惯量；(2) 杆件对于过杆端A 且与Z 轴平行的Z 1轴的转动惯量． 解：设杆的线密度(单位长度的质量)为ρl ，则ρl =m /l 。
现取杆上一微段d x ，建立坐标如图1-4a 所示，其质量为d m =ρ1d x ，则杆件对于Z 轴的转动惯量为2222222121ml dx l m x dm x I l l l l Z ===⎰⎰-- 同样，建立坐标如图1-4b 所示，则杆件对于Z 1轴的转动惯量为20202311ml dx l m x dm x I ll Z ===⎰⎰补充： 有圆盘A 和B ，盘B 静止，盘A 的转动惯量为盘B 的一半。
它们的轴由离合器控制，（a ）（b ）图1-4图1-3开始时，盘A 、B 是分开的，盘A 的角速度为ω0，两者衔接到一起后，产生了2500 J 的热，求原来盘A 的动能为多少？解：已知I B =2I A ，由角动量守恒定律，可得两者衔接到一起后的共同角速度为ωI A ω0＝（I A ＋I B ）ω ω＝13ω0 又由能量守恒，得 12I A ω02＝12（I A ＋I B ）ω2＋2500所以E A ＝12I A ω02＝3750 J第三章 振动、波动和声重点：简谐振动及其应用。
医用物理学直流电PPT课件
t(s)
18uc 0.源自3 t(s)O 1 2 3 不同时间常数的充电曲线(uc-t关系)
19
二、RC电路的放电过程
AK
R
B
+q ++ ++
-q - - - - C
电容器的充放电电路
20
uc icR
ic
dq dt
C
duc dt
duc uc 0 dt RC
t
uc Ae RC
A
t
uc e RC
R1
1,r1
2,r2 R2 3,r3
一段复杂的含源电路
13
2
R2
I2
I
B
I1
R1
1
C
R4 4
R3
3
I3 A
5
D R5
分支电路
14
第三节 RC电路的暂态过程
一、RC电路的充电过程
AK
R
B
+q ++ ++
-q - - - - C
电容器的充放电电路
15
ic R
uc
RC
duc dt
uc
t
uc Ae RC
ic
uc R
t
e RC
R
21
i(mA) I0=/R
0.37I0
O RC
电容器的放电曲线(i-t关系)
t(s)
22
uc
0.37
O RC
电容器的放电曲线(uc-t关系)
t(s)
23
E dl
a
5
a b
j
E
j
b
《医用物理学》绪论 ppt课件
器官内壁
*激光：眼科手术（例如：准分子激光治疗 近视）、溶栓术、美容等；
*X射线：X光摄影、X光透视、X-CT、 X光子刀治疗肿瘤等； *物理断层技术：B超、X-CT、ECT、核磁共振等；
注意几个问题：
1.学习中自学能力的培养； 2.重视实验; 3.作好习题, 老师随时抽查; 4.期评成绩：平时测验和实验占20%, 期考占80%； 5.下列情况者可在期评成绩中加1--5分： 能写出较好的科普文章；
第一章
流体的运动
Chapter 1. The Motion of Fluid
教学内容： • 第一节 理想流体 连续性方程 • 第二节 伯努利方程 • 第三节 粘性流体的运动 • 第四节 泊肃叶定律 • 第五节 血流动力学与流变学基础 * 流体（fluid）： 气体和液体都具有流动性，统称为流体。 * 流体静力学(hydrostatics)： 研究静止流体规律. * 流 体 动 力 学 ( fluid dynamics) ： 研究流体运动. *人体中的流体运动现象：血液流动，呼吸气体运动
物理学的研究对象
* 物理学：是研究物质世界的普遍性质和基本规律的科学。 * 物理学的研究对象： 机械运动、分子热运动、电磁运动、光学、 原子与原子核及其内部运动等。 *医学物理学：学习医学所必需的物理学基础知识。
二.
物理学与医学的关系
物理学是生命科学的基础： *生理过程：肌肉收缩、神经电传导、视觉调节、血 液循环、能量代谢、心电和脑电、细胞膜通道的物 质输运、蛋白质的合成等。 *生存环境：大气电离层、电磁污染、放射线污染等。 *物理学与生命科学的交叉科学：生物物理学、生物 医学工程学、血液流动力学、超声医学、放射医学、 激光医学、医学影像物理学等。
若流速分布不随时间 变化，即为定常流动：
医用物理学课件 大学物理_物理学_课件_波动光学
λ=Δx·2a/D 代入数据，得
λ=1.50×10-3×0.20×10-3/0.50 =6.00×10-7m =600nm
例8-2、根据条纹移动求缝后所放介质片的厚度
当双缝干涉装置的一条狭缝后面盖上折射率为n=1.58的云
母片时，观察到屏幕上干涉条纹移动了9个条纹间距，已知
3、双缝干涉的光程差
两光波在P点的光程差为 = r2-r1
S1
r1
2a
r2
S2
D
4、干涉条纹的位置
P
r12=D2+(x-a)2 r22=D2+(x+a)2
所以 x即
r22- r12=4ax (r2- r1)( r2+r1)=4ax
采用近似
O
r2+r1≈2D
光程差为 =r2-r1=2ax/D
（3）条纹间距：
例8－3．如图所示，在折射率为1.50的 平板玻璃表面有一层厚度为300nm，折 射率为1.22的均匀透明油膜，用白光垂 直射向油膜，问： 1)哪些波长的可见光在反射光中产生 相长干涉? 2)若要使反射光中λ=550nm的光产生相 消干涉，油膜的最小厚度为多少?
解：(1)因反射光之间没有半波损失， 由垂直入射i=0，得反射光相长干涉的 条件为
无无
产生半波损失的条件： 光从光疏介质射向光密介
质，即n1<n2； 半波损失只发生在反射
光中；
对于三种不同的媒质，
没有
两反射光之间有无半波损 失的情况如下：
情况4： n1>n2<n3
无有
n1<n2<n3 无 n1>n2>n3 无 n1<n2>n3 有 n1>n2<n3 有
医用物理学课件振动与波
简谐运动
合成 分解
复杂振动
2
第一节 简谐运动 (simple harmonic motion)
一、简谐运动方程 弹簧振子：
Y
X
k
O
x
F m
3
由胡克定律： Fkxma
m
d2x dt 2
k
x
令 k 2
m
d2x dt 2
2x0
解方程得： xAcost () 简谐运动方程
振动物体的速度和加速度
dxAsint()
17
A A 1 2A 2 2 2 A 1A 2co2 s (1 )
tgA A11csio ns1 1 A A2 2scion s22
( 1 ) 若 2 1 2 k k 0 , 1 , 2 , 即同相
A A 1 2 A 2 2 2 A 1 A 2 A 1 A 2
( 2 ) 若 2 1 ( 2 k 1 ) k 0 , 1 , 2 , 即反相
31
三、平面简谐波的波动方程
简谐波是最简单最基本的波。一切复杂的波都可看成是 由多个简谐振动传播所构成的波合成的。 原点O处质点的振动方程：
yAcost()
P点在时刻t的位移等于O点在时 刻(t-x/u)的位移：
yAcos([tx)]
u
32
其它形式
y Acos[2 ( t x )] T
y Acos[2 (t x )]
第三章 振动和波 (Oscillation and wave)
机械振动：物体在一定位置附近作周期性的往复 运动。
广义上：凡是描述物体性质或物体运动状态的物理量 在某一数值附近作周期性的变化都是振动。
习题：6，8，10，11，13，14，15，16，18
《医用物理学》李新忠版大学物理复习
之差为，波速为10m/s，两波源发出的波在P点相遇，则P点的合振幅为
多少？
P
解：由图可知 BP 152 202 25(m)
A、B在P点的相位差
B
A
2
BP
AP
2 25 15 199
10 /100
五、驻波
15m
A
20m
B
故：P点因干涉而静止。
Q S1v1 S2v2
v2
Q S2
1.4
m/s
河南科技大学理学院
医用物理
复习
由
v2 gh
H v22 1.42 0.1 m 2g 2 9.8
例 已知：如图为采集CO2气体的装置，如果水柱高度差 h 0.0，2m采气管的截面
积
s 1.0103 m2 co2 2.0kg / m3
二、平面简谐波的波动方程
0.1
x/m
2 2
T u
T
①已知平面简谐波的波动方程，求波的频率、波长和波速
例：一平面简谐波沿x轴正方向传播，已知其波函数为
y 0.04cos (50t 0.10x) m
求：波的波长、频率及波速
u 500 m/ s
50
2
Asin 0 Asin
tan
2
Acos 0 Acos
1
例 设某质点参与三个分2 振动
s3 Acos(t )
4
s
s1 Acost
2 A cos(t )
s2
A cos(t4
2
)
求：合振动方程。
医用物理学课件：01绪论
2003年诺贝尔生理学及医学奖获得者
保罗·劳特伯尔(Paul C. Lauterbur)
彼得·曼斯菲尔(Peter
Mansfield) 1962年获伦敦大学物理学博士 学位
第一台3T MRI系统 第三代超高场MRI系统
3T MRI 图像
功能性磁共振成像(fMRI)
Kassam KS, Markey AR, Cherkassky VL, Loewenstein G, Just MA. Identifying Emotions on the Basis of Neural Activation. PLoS ONE, June 19, 2013; doi:10.1371/journal.pone.0066032
不出数分钟即以 475万美元成交
拍卖所得一部分将 捐给母校芝加哥大 学和曾任职的剑桥 大学克莱尔学院
P2Y12R的三维结构是新一代抗血栓病 药物研发的关键
2014年4月30日，中国科学 院上海药物研究所赵强研究 员研究组在嘌呤能受体 P2Y12R结构生物学领域取得 重大突破性进展。P2Y12R与 拮抗剂以及激动剂的三维结 构将作为两篇独立文章于5 月1日同期发表在Nature上 。这是国内研究组极为罕见 地在顶级杂志上背靠背同期 发表科研论文。
1953 沃 森 和 克里克在碱 基互补配对 原则的基础 上，构建了 DNA 分 子 双 螺旋结构模 型
1953 年 4 月 25 日 《nature》
克里克
英国伦敦的弗朗西斯克里克研究院将在 2015年正式运行，耗资11亿美元
将会有1250名工作人员，其中1/5属于物 理、化学、数学和工程师，使用各自的 研究方法和技术，转行从事生物医学研
M. Wilkins R. Franklin
《医用物理学》教学课件：01第一章-力学基本定律
r x2 y 2 z 2
A)反映物体在空间位置的变 化，与路径无关，只决定于 质点的始末位置。
B)反映了运动的矢量性和叠 加性。
y
s
A r
B
r (t1)
r (t2 )
O
z
x
A(x1, y1, z1)
B(x2 , y2 , z2 )
二. 位移（displacement）
讨论
2. 位移是矢量，路程是标量。
标量（scalar）：只有大小没有方向的物理量 矢量（vector）：既有大小又有方向且只有一个方
向的物理量 张量（tensor）：既有大小又有方向，且不止一个
方向的物理量，方向的个数称为张量的阶
二. 矢量及其运算
平行四边形法则
A
D A (B)
B
C AB
B
三角形法则
B
A
C AB
本章习题：P30 1-2、1-10、1-13、1-14、1-16
Mechanics
力是不可回避的生存因素
• 万有引力定律决定了我们的存在与延续； • 牛顿定律控制着我们的一举一动； • 胡克定律支配着弹性材料的力学行为； • 纳维斯托克斯定律控制着流体的运动与行为； • 热力学定律控制着我们的能量转化过程； • 化学动力学规定了我们的物质转换规律； • 电动力学告诉我们电磁过程的规律。
第三节 运动描述
y
P r
j
O
x
ki
z
y
P r (t)
j O ki
z
质点运动过程中,其位置随时 间的改变可以表示为：
x
二. 位移（displacement）
y
A r B
rA