Physics of Wave and Oscillation

Numbering Code U-LAS12 10016 LJ57 Year/Term 2021 ・ Second semester
Number of Credits 2 Course Type Lecture
Target Year Mainly 2nd year students Target Student For science students
Language Japanese Day/Period Tue.2
Instructor name KINOSHITA KATSUYUKI (Graduate School of Energy Science Associate Professor)
Outline and Purpose of the Course 力学的運動のみならず、電磁気的現象など自然界のさまざまな分野に共通して登場する振動・波動の基礎について講義する。
Course Goals 自然界に現れる振動・波動現象の基礎的理解を通して、様々な物理現象について考察する能力を養う。
Schedule and Contents 単振動より始めて、減衰振動および強制振動を扱い、自由度が2の場合の連成振動を考察する。次に、一般の自由度の基準振動モードと基準座標について学ぶ。さらに、連続体の振動とそれを記述する波動方程式を述べ、その解の性質や固有振動を取り扱う数学的方法としてのフーリエ級数展開を論じる。これらをもとに波の重ね合わせや干渉・回折等の波の性質について考察する。
授業内容・項目は以下の通り。なお、授業回数はフィードバックを含め全15回とし、各項目あたり2~3回の講義を行う。

1. 単振動
単振動の方程式と解、調和振動子のエネルギー
2. 減衰振動と強制振動
抵抗と減衰振動、強制振動と共鳴
3. 連成振動と基準座標
バネ振り子の連成振動、基準座標と基準振動、多自由度質点系の基準振動
4. 連続体の振動
弦の振動、弾性体の振動、気柱の振動、フーリエ級数、固有振動
5. 波動
波動方程式とその解、正弦波、平面波・球面波、反射と透過
6. 波の重ね合わせと干渉
波の干渉、位相速度と群速度、Youngの干渉実験
Evaluation Methods and Policy 定期試験期間中の筆記試験による。
Course Requirements 受講者は物理学基礎論A、Bを履修していることが望ましい。
Study outside of Class (preparation and review) 授業で取り上げた例題、レポート課題などを各自解いて復習しておくこと。
Textbooks Textbooks/References 特に指定なし
References, etc. 『振動と波』長岡洋介(裳華房)、『振動・波動』有山正孝(裳華房)
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