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現在位置: ホーム ja シラバス(2020年度) 理学部 物理学教室 固体物理学基礎2 固体物理学基礎2

固体物理学基礎2 固体物理学基礎2

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科目ナンバリング
  • U-SCI00 33216 LJ57
開講年度・開講期 2020・後期
単位数 2 単位
授業形態 講義
配当学年 3回生以上
対象学生 学部生
使用言語 日本語
曜時限 月2
教員
  • 米澤 進吾(理学研究科 准教授)
  • 笠原 裕一(理学研究科 准教授)
授業の概要・目的 固体電子論について概説する。固体金属の物性は主として電子によって支配されている。一見複雑に見えるマクロな数の電子が織りなす多様な現象も、量子力学と熱統計力学を土台にして理解することができる。本講義ではその基礎となる事項を習得することを目的とし、特に固体中電子のエネルギー・バンド構造、金属磁性、輸送現象を中心に学習する。
到達目標 固体電子論の基礎を理解する。特に、固体中を電子がどのように理解されてきたのかを、自由電子気体モデル、フェルミ面、物質のバンド構造、金属の強磁性、バンド中の電子の運動等を理解することから習得する。次に続く、物性物理学A・Bの理解の助けになることを目指す。
授業計画と内容 以下の内容を取り扱う

1. 固体中の自由電子(担当: 米澤進吾)
第1週 井戸型ポテンシャル内の自由電子,フェルミ気体,フェルミ統計
第2週 金属の電子比熱,自由電子の磁性,フェルミ気体中の静電遮蔽

2. 電子バンド構造(担当: 米澤進吾)
第3週 ブロッホの定理
第4週 自由電子近似,強束縛近似
第5週 バンド構造と状態密度

3. 金属の磁性(担当: 米澤進吾)
第6週 反磁性と常磁性
第7週 電子間の交換相互作用
第8週 金属強磁性(ストーナーモデル)

4. 固体中の電子の運動(担当: 笠原裕一)
第9週 運動方程式,電子の有効質量
第10週 バンドの中の電子の散乱

5. 電子の輸送現象(担当: 笠原裕一)
第11週 ボルツマン方程式と緩和時間近似
第12~13週 電気伝導率,熱電効果,熱伝導
第14週 磁場下の輸送現象,ホール効果,熱流磁気効果
履修要件 「統計力学A・B」,「量子力学A・B」の基礎事項を習得していることが望ましい。また,本講義は「統計力学C」と合わせて受講することを奨励する
授業外学習(予習・復習)等 講義内容に関連する演習問題(レポート課題)を数回出すので、それらを自身で解くことによって講義内容の理解度を増す。
参考書等
  • 固体物理学, H. イバッハ、H.リュート, (シュプリンガー), ISBN: ISBN:ISBN-13:978-4431100461
  • 固体物理学入門, C. キッテル, (丸善),
  • 固体物性論の基礎, J. M. ザイマン, (丸善),