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圖書簡介

本書從波動現象的基本理論及其應用入手，重點介紹了波動現象的共性知識，內容包括基本振動物理機制、振動所產生波動的數學方程、波動參數和能量傳播特性、波動與生命物質相互作用效應以及波動理論在生物醫學工程中的主要應用。本書是作者為生物醫學工程專業開設了十幾年的專業基礎課程的教材之一，主要內容取材于醫用物理學及近年來科研課題所涉及的新技術、新成果，旨在加強工科學生的理科基本素養，培養具有寬厚基礎理論、扎實專門知識并能聯系實際、有創新動力的復合型人才。本書可作為生物醫學工程本科或研究生專業基礎課教材，也可作為相關專業的教師、科研及工程技術人員的參考書。
目錄
前言
第1章 緒論
1.1 物理學與生物醫學的關系
1.1.1 物理學知識是探討生命體物理運動狀態、性質和過程的基礎
1.1.2 物理學方法和技術是基礎生物醫學研究、診斷治療和向現代化發展的工具
1.2 生物醫學工程學的研究任務與領域
1.2.1 生物醫學工程的研究任務
1.2.2 生物醫學工程研究的重要領域
1.3 波動分類與應用概述
1.3.1 波動類型及頻段分布
1.3.2 各類波動應用概述
1.4 本書內容安排
1.4.1 波動共性描述
1.4.2 波動應用介紹及展望
本章小結
問題與思考
第2章 振動
2.1 諧振動
2.1.1 諧振動的表達式
2.1.2 諧振動的矢量圖示法和復數表達式
2.2 無阻尼自由振動
2.2.1 機械振動
2.2.2 電磁振動
2.2.3 電磁振動與機械振動類比
2.3 阻尼振動
2.3.1 阻尼振動方程
2.3.2 阻尼振動的能量損耗和系統Q值
2.4 受迫振動、共振
2.4.1 受迫振動方程及穩態解
2.4.2 共振現象及其意義
2.4.3 隨機共振
2.5 振動的合成與分解
2.5.1 同方向、同頻率簡諧振動的合成
2.5.2 差拍現象與干擾電療儀
2.5.3 相互垂直、同頻率簡諧振動的合成
2.5.4 相互垂直、不同頻率簡諧振動的合成
2.5.5 Fourier分析與頻譜
2.5.6 線性運動系統的疊加原理
本章小結
問題與思考
第3章 波的傳播
3.1 波的描述
3.1.1 波的基本物理量
3.1.2 三維簡諧波
3.1.3 簡諧波的復數表示法、復振幅
3.2 波動方程和波速
3.2.1 弦振動產生橫波
3.2.2 固體中的彈性波
3.2.3 理想流體中的聲波
3.3 波的能量傳輸
3.3.1 波能和波能密度
3.3.2 能量通量、能流密度和波強度
3.4 波的反射和折射
3.4.1 惠更斯原理和反射、折射定律
3.4.2 反射波、透射波的振幅和相位
3.5 多普勒效應
3.5.1 聲學多普勒原理
3.5.2 超聲多普勒血流速度測量
本章小結
問題與思考
第4章 電磁波
4.1 電磁波的波動方程
4.1.1 真空中的平面電磁波
4.1.2 非導電媒質中的電磁波、色散現象
4.1.3 折射率隨頻率變化機制
4.2 電磁波的能量、動量
4.2.1 電磁波的能量傳輸、坡印廷矢量
4.2.2 電磁波的動量、輻射壓力
4.2.3 波阻抗、聲波與電磁波類比
4.2.4 媒質對電磁波的吸收
4.3 電磁輻射
4.3.1 電磁輻射一般概念與電偶極子近場、遠場特點
4.3.2 電偶極子輻射總功率
4.3.3 微波偶極子輻射的熱場分布
4.4 電磁波的反射、折射
4.4.1 反射、折射波的振幅——菲涅耳公式
4.4.2 反射、折射波的相位、強度和能通量
4.5 電磁波的多普勒效應
4.5.1 電磁波多普勒效應的基本特點
4.5.2 電磁波多普勒頻移公式及與聲波的比較
4.5.3 激光多普勒血流速度測量
本章小結
問題與思考
第5章 波的干涉與衍射
5.1 非簡諧波的傳播
5.1.1 波的疊加原理與線性媒質
5.1.2 波的疊加和分解
5.1.3 相速度與群速度
5.2 駐波
5.2.1 駐波的形成及其特點
5.2.2 電磁駐波的產生
5.3 波的干涉
5.3.1 干涉現象和相干條件
5.3.2 相干條件討論和干涉能量分布
5.4 波的衍射
5.4.1 電磁波復數表示與空間頻率概念
5.4.2 基爾霍夫衍射理論——球面波描述方式
5.4.3 衍射的角譜理論——平面波描述方式
5.4.4 兩種衍射理論的比較
本章小結
問題與思考
第6章 超聲波在生物醫學中的應用
6.1 聲波和超聲
6.1.1 超聲產生的壓電原理
6.1.2 超聲換能器的特性與結構
6.2 超聲在生物組織內的傳播特性
6.2.1 超聲振子輻射聲場的特點
6.2.2 超聲在生物組織內傳播和衰減特性
6.2.3 超聲對生物組織的作用
6.3 醫學超聲診斷技術
6.3.1 超聲脈沖反射法與相控陣掃描
6.3.2 醫學超聲成像儀器的類型與原理特點
6.3.3 超聲多普勒診斷技術
6.4 醫學超聲治療技術
6.4.1 醫用超聲治療儀器
6.4.2 高強度聚焦超聲治癌技術
本章小結
問題與思考
第7章 電磁波在生物醫學中的應用
7.1 電磁波生物效應
7.1.1 電磁波生物效應的類型和特點
7.1.2 電磁波生物效應的作用機理
7.1.3 電磁波生物效應的應用與防護
7.2 電磁波熱療治癌技術
7.2.1 腫瘤溫熱療法
7.2.2 電容射頻熱療
7.2.3 微波熱療技術
本章小結
問題與思考
第8章 波動理論應用新進展
8.1 隨機共振
8.1.1 隨機共振現象
8.1.2 隨機共振在生物醫學工程中的應用
8.2 THz波
8.2.1 什么是THz波
8.2.2 THz波的產生
8.2.3 THz波在生物醫學工程中的應用
8.3 無線供電
8.3.1 共振磁耦合原理
8.3.2 無線供電在生物醫學工程中的應用
8.4 結束語
本章小結
問題與思考
附錄
附錄A 振動一覽表
附錄B 電磁波譜圖
附錄C 矢量算法
C.1 矢量代數
C.2 矢量分析
附錄D 場論初步
D.1 場的基本概念及其特征參量
D.2 場的特征參量在不同坐標系中的表達式
D.3 矢量積分定理
參考文獻

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