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現在位置: ホーム ja シラバス(2020年度) 工学部 物理工学科 量子物理学1(機:学番偶数)

量子物理学1(機:学番偶数)

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科目ナンバリング
  • U-ENG25 35018 LJ75
  • U-ENG25 35018 LJ77
  • U-ENG25 35018 LJ71
開講年度・開講期 2020・後期
単位数 2 単位
授業形態 講義
対象学生 学部生
使用言語 日本語
曜時限 金3
教員
  • 中嶋 薫(工学研究科 准教授)
授業の概要・目的 この講義では,量子力学及び量子統計力学の基礎となる主要な概念を理解すること、及び、原子構造、分子構造、固体電子構造の量子力学的理解を深めることに重点をおいて講述する。
到達目標 量子力学及び量子統計力学の基礎となる主要な概念に習熟し、原子構造、原子核構造、固体電子構造の量子力学的理解を深める
授業計画と内容 第1-2回 量子力学の生い立ち
 光の粒子性や電子の波動性を示す実験事実、ラザフォードの原子模型とその困難、ボーアの原子模型等を概観し、古典力学の限界と量子力学の必要性を理解する。
第3-6回 量子力学の原理
 波動関数とそれが満たすべきシュレーディンガー方程式を導入する。波動関数の解釈とその性質、物理量の期待値、観測可能な物理量を表す演算子の性質等について考察し、古典力学と量子力学の相違を理解する。演算子の固有値と固有関数の性質を調べ、波動関数の重ね合わせの原理を理解する。
第7-8回 1次元の運動
 外場のないときの1次元自由粒子の運動を考える。ポテンシャルの山が存在するときの粒子の運動を調べて、ポテンシャルの山による反射とポテンシャルの山の透過現象を考察し、トンネリング効果を理解する。また、井戸型ポテンシャルを例にして、束縛状態について説明する。
第9-10回 調和振動子
 古典力学における調和振動を復習し、1次元調和振動子の波動関数を導く。これをもとに、多次元の調和振動子の運動を考察し、比熱のアインシュタイン模型を説明する。
第11-14回 水素原子
 水素原子を例に球対称な場の中の運動を考察する。極座標を導入して波動関数を角度部分と動径部分に分離し、量子力学における角運動量について説明する。さらに、水素原子の波動関数を求めて、水素原子のスペクトルを説明する。これらの結果をもとに、多電子原子の波動関数を概観して、原子分光法、オージェ電子分光法による原子分析を説明する。また、水素分子を例に共有結合の起源を理解する。
第15回 フィードバック
 最終目標に対する達成の度合いを確認する。必要に応じて復習を行う。
成績評価の方法・観点 レポート(数回、計30点程度)、試験(70点程度)により評価する。
履修要件 特になし
授業外学習(予習・復習)等 ・授業で配布された講義資料の予習・復習を行うこと.
・適宜,予習・復習の成果を問うレポートや課題の提出を求める.
教科書
  • プリント等を配布する。
参考書等
  • 多数の教科書があるが,初歩的な教科書であればどれでもよい。