2015年 短期大学部 シラバス - ものづくり・サイエンス総合学科
設置情報
| 科目名 | 量子力学 | ||
|---|---|---|---|
| 設置学科 | ものづくり・サイエンス総合学科 | 学年 | 2年 |
| 担当者 | 山田 賢治 | 履修期 | 後期 |
| 単位 | 2 | 曜日時限 | 水曜1 |
| 校舎 | 船橋 | 時間割CD | E31T |
| クラス | |||
概要
| 学修到達目標 | ニュートン力学とマクスウェル電磁気学を基礎とする古典物理学の限界と量子論の必要性か ら始めて，量子力学の基本的な考え方とその定式化（波動力学），そしてその応用の仕方（1次元の量子系）について学習するとともに，量子力学の一般的な定式化について学ぶ。また，より現実的な3次元量子系の問題について，その基本的な解き方を学習する。 |
|---|---|
| 授業形態及び 授業方法 |
（1）基本的重要事項の解説は，板書を中心とした講義形式で行う。 （2）量子力学の基本的重要事項について理解度確認テストを実施する。 |
| 履修条件 | 専門教育科目／選択（物理学分野） （1）量子力学演習を履修すること。 （2）常微分方程式，物理数学II，物理数学演習IIを履修すること。 （3）量子力学入門を履修していること。 （4）微分積分I・II，数学演習I・IIを履修していること。 （5）行列と行列式，線形代数を履修していること。 （6）微分方程式，複素関数論を履修していること。 |
授業計画
| 第1回 | 量子力学とは何か（その1） （1）量子論の必要性 （2）ド・ブロイの物質波 （3）ハイゼンベルグの不確定性原理 |
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| 第2回 | 量子力学とは何か（その2） （1）量子力学の基本的仮定 （2）量子力学の理論的枠組み |
| 第3回 | シュレーディンガーの波動方程式（その1） （1）重ね合わせの原理と波束 (2)不確定性関係 (3)ボルンの確率解釈と確率の保存 |
| 第4回 | シュレーディンガーの波動方程式（その2） （4）物理量の演算子とその期待値 （5）定常状態 （6）エーレンフェストの定理と波動力学の古典的極限 |
| 第5回 | 1次元の量子系（その1） （1）1次元シュレーディンガー方程式の一般的性質 （2）波の反射と透過／階段型ポテンシャル |
| 第6回 | 1次元の量子系（その2） （3）ポテンシャル障壁とトンネル効果 （4）束縛状態／井戸型ポテンシャル |
| 第7回 | 物理量とエルミート演算子（その1） （1）エルミート演算子 （2）エルミート演算子の固有値と固有関数 |
| 第8回 | 物理量とエルミート演算子（その2） （3）エルミート演算子の固有関数の性質 （4）可換なエルミート演算子と同時固有関数 |
| 第9回 | 中心力場中でのシュレーディンガー方程式（その1） （1）シュレーディンガー方程式をつくる一般的規則 （2）極座標による3次元シュレーディンガー方程式 |
| 第10回 | 中心力場中でのシュレーディンガー方程式（その2） （3）球面調和関数と角運動量 （4）動径方程式 （5）球面波 |
| 第11回 | 中心力場中でのシュレーディンガー方程式（その3） （6）球対称な井戸型ポテンシャル （7）水素原子 |
| 第12回 | 量子力学の一般的定式化（その1） （1）量子力学の基本的枠組み （2）物理量の測定と確率解釈 （3）ブラ・ケット記号 |
| 第13回 | 量子力学の一般的定式化（その2） （4）シュレーディンガー表示とハイゼンベルク表示 （5）正準交換関係と正準量子化 （6）交換子とポアソン括弧 |
| 第14回 | 量子力学の一般的定式化（その3） （7）調和振動子と生成・消滅演算子 |
| 第15回 | 理解度確認テスト及びその解説 |
その他
| 教科書 |
▶原田勲・杉山忠男 著 『量子力学I』 講談社基礎物理学シリーズ 6 講談社 2009年 第1版
▶二宮正夫・杉野文彦・杉山忠男 著 『量子力学II』 講談社基礎物理学シリーズ 7 講談社 2010年 第1版
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| 参考書 |
▶W. グライナー 著，伊藤伸泰・早野龍五 監訳，川島直輝・河原林透・野々村禎彦・羽田野直道・古川信夫 訳 『量子力学概論』 グライナー物理テキストシリーズ シュプリンガー・フェアラーク東京 2000年 第1版
▶二宮正夫・並木雅俊・杉山忠男 著 『物理のための数学入門』 講談社基礎物理学シリーズ 10 講談社 2009年 第1版
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| 成績評価の方法 及び基準 |
（1）授業及び課題レポートへの取組状況30％，理解度確認テスト70％の割合で総合的に評価する。 （2）出席回数が総授業回数の5分の3（9回）に満たない場合は，履修放棄として取り扱い，学業成績を評価E（判定不可）とする。 （3）授業開始から30分を経過した後に入室した場合は，欠席として取り扱い，出席回数には数えない。 |
| 質問への対応 | 研究室（船橋校舎4号館4階441Ｂ号室）において随時対応する。 |
| 研究室又は 連絡先 |
研究室：船橋校舎4号館4階441Ｂ号室 E-mail：yamada.kenji＠nihon-u.ac.jp |
| オフィスアワー |
月曜 船橋 12:15 ～ 13:15 4号館4階441Ｂ号室
木曜 船橋 12:15 ～ 13:15 4号館4階441Ｂ号室
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| 学生への メッセージ |