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物性物理学1

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科目ナンバリング
  • G-ENG06 6G211 LB71
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 修士1回生
対象学生 大学院生
使用言語 日本語
曜時限 水1
教員
  • 鈴木 基史(工学研究科 教授)
  • 中嶋 薫(工学研究科 准教授)
授業の概要・目的 C. Kittel著"Introduction to Solid State Physics&rdquo"の2章-7章の輪読を通して、物性物理学の基礎を学ぶ。具体的には、結晶による波の回折をX線を例に論じて、逆格子の概念を学ぶ。次に、結晶を構成している原子間に働く力について考察し、結晶の弾性的な性質を論じる。さらに、結晶の弾性振動を量子化したフォノンの性質を学び、結晶の熱的な性質を理解する。また、自由電子モデルをもとに、金属の電気的、熱的な性質を論じる。
到達目標 逆格子、フォノン、自由電子等の物性物理学の基礎となる諸概念を理解する。
授業計画と内容 第1-2回 結晶による波の回折
   X線を例に結晶による波の回折現象の基礎を学ぶ
第3-4回 逆格子ベクトル
  逆格子ベクトルを用いた回折条件の表現を学び、エバルトの作図を理解する。また、構造因子についても学習する。
第5-6回 結晶結合
  結晶を形作る結合の基本的な型、すなわち、ファンデルワールス結合、イオン結合、金属結合、共有結合、水素結合について学ぶ。
第7回 結晶の弾性定数
  結晶の対称性と弾性定数の関係について立方結晶を例に学んだ後に、立方結晶中の弾性波の振る舞いを理解する。
第8-9回 結晶の弾性振動
  基本格子が1個の原子だけを含む場合の弾性振動を考察してフォノンの概念を理解し、さらに基本格子が複数の原子を含む場合に拡張する。
第10回 フォノン比熱
  フォノンの統計力学を学んだ後、フォノンの状態密度に対するデバイモデルを導入して、フォノンの比熱への寄与を評価する。
第11回 フォノンによる熱伝導
フォノンによる熱伝導の現象論を学び、フォノン気体の熱抵抗へのウムクラップ過程の寄与を理解する。
第12回 金属の自由電子モデル
  金属の自由電子モデルをもとに、電子気体の統計力学を学ぶ。
第13回 電子気体の比熱
  電子気体の統計力学をもとに、電子気体の比熱を論じる。
第14回 電子気体の電気伝導率と熱伝導率
  電子気体の電気伝導と熱伝導に関する現象論を学ぶ。また、ホール効果についても考察する。
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 分担部分の発表、議論への参加状況により評価を行う。
履修要件 量子力学の初歩の知識を有することが望ましい。
授業外学習(予習・復習)等 輪講形式で授業を進めるため,教科書の予習・復習は必須である.
教科書
  • Introduction to Solid State Physics, C. Kittel, (Wiley), ISBN:978-0471415268
  • キッテル 固体物理学入門 第8版, チャールズ キッテル, (丸善), ISBN:978-4621076569