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理工学基礎科学 量子物理学
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| 種別 | 専門周辺科目、２単位 |
| 教育目標 | ミクロな世界を記述する量子力学の基本的事項を理解する。具体的な目標は
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| 履修上の注意 | 講義ノートのpdfファイルを公開していて、第１回の講義の時に入手方法を説明する。 第２回以降は各自講義ノートを用意してくること。 |
| 授業概要 | 量子力学は原子の大きさ以下のミクロな世界を記述する力学であり、Newton以来の古典力学とは考え方も記述の仕方も全く異なる。日常生活では量子力学の必要性は殆ど無いと思われるが、素粒子・原子核といった極微の世界の記述だけでなく、金属や半導体から超伝導体などの固体物性への応用、最近では情報分野での応用が研究されている。 本講義では量子力学が必要とされた経緯を簡単に説明し、古典力学と対比しながら量子力学の記述法を紹介する。その後、簡単な問題を解くことで古典論との違いを明確にする。最後に、化学分野への応用の基礎となる水素原子のエネルギー準位を導出し、固体を金属、半導体と区別している電子のバンド構造がどのように量子力学から説明するかを述べる。 これらの内容は機能物質化学科や電子系の学科の専門の講義の補助となり、数理科学科の学生にとっては関数解析の１つの応用と捉えることもできる。また知能情報の学生には量子情報の基礎となることが期待される。その他の学科の学生には、その専門分野に直接関係は無いかも知れないが現代物理学がミクロの世界をどのように記述しているかということを知る端緒となるであろう。 |
| 授業予定 | 第１章 古典論と量子論 1.1 光の粒子性 1.2 粒子の波動性 1.3 状態と物理量 第２章 量子力学のルール --- 波動関数と物理量演算子 --- 2.1 状態の表現 2.2 物理量の表現 2.3 確率解釈 2.4 演算子の交換関係 2.5 状態の時間発展 --- シュレーディンガー方程式 --- 2.6 定常状態 第３章 簡単な量子系 3.1 量子トンネル効果 3.2 調和振動子 第４章 応用例 4.1 水素原子 4.2 周期的ポテンシャル 4.3 量子統計 |
| 成績評価基準 | 期末試験によって判定する。 試験は持ち込み可とする。但し、再試験は行わない。 |
| 単位取得状況 | 登録者数：81 合格者数：53 不合格者数：15 単位取得率：0.654 （2004後期） 登録者数：87 合格者数：41 不合格者数：33 単位取得率：0.471 （2005） 登録者数：97 合格者数：49 不合格者数：23 単位取得率：0.505 （2006） 登録者数：97 合格者数：26 不合格者数：50 単位取得率：0.268 （2007） |
| 関連リンク | 講義ノートのダウンロード |
| 授業評価 改善計画 |
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