2019年 理工学部 シラバス - 物理学科
設置情報
| 科目名 | 量子力学Ⅰ | ||
|---|---|---|---|
| 設置学科 | 物理学科 | 学年 | 2年 |
| 担当者 | 三輪 光嗣 | 履修期 | 後期 |
| 単位 | 2 | 曜日時限 | 火曜2 |
| 校舎 | 駿河台 | 時間割CD | M22N |
| クラス | |||
| ポリシー | ディプロマ・ポリシー【DP】 カリキュラム・ポリシー【CP】 | ||
| 履修系統図 | 履修系統図の確認 | ||
概要
| 学修到達目標 | 量子力学の基本的な枠組みを理解し、簡単な力学系に対するシュレディンガー方程式を解けるようになる。 |
|---|---|
| 授業形態及び 授業方法 |
板書による講義形式 必要に応じてプリントを配布したりレポート課題の出題をする。 レポート課題に関しては回収後に略解を配布する。 |
| 履修条件 | 力学Ⅰ・Ⅱ、電磁気学Ⅰ、物理数学Ⅰ・Ⅱ、解析力学、原子物理学を履修していることが望ましい。 |
授業計画
| 第1回 | 「ミクロの世界と量子力学」 自然界のミクロの領域で古典力学が破綻する例を紹介し、量子力学の基本的な考え方を解説する。 【事前学習】第１回の授業時の指示に従って予習を行うこと。（１２０分） 【事後学習】講義ノートや参考書を用いて授業内容の復習を行うこと。レポート課題に取り組むこと。（１２０分） |
|---|---|
| 第2回 | 「波動関数とシュレディンガー方程式」 波動関数の確率解釈を説明し、波動関数の時間発展を記述するシュレディンガー方程式を解説する。 【事前学習】第１回の授業時の指示に従って予習を行うこと。（１２０分） 【事後学習】講義ノートや参考書を用いて授業内容の復習を行うこと。レポート課題に取り組むこと。（１２０分） |
| 第3回 | 「シュレディンガー方程式の解法」 ハミルトニアンが時間に依存しない場合を考えて、シュレディンガー方程式の解法を解説する。 【事前学習】第２回の授業時の指示に従って予習を行うこと。（１２０分） 【事後学習】講義ノートや参考書を用いて授業内容の復習を行うこと。レポート課題に取り組むこと。（１２０分） |
| 第4回 | 「自由粒子と波束」 平面波を重ね合わせて波束を作り、その運動を解説する。 【事前学習】第３回の授業時の指示に従って予習を行うこと。（１２０分） 【事後学習】講義ノートや参考書を用いて授業内容の復習を行うこと。レポート課題に取り組むこと。（１２０分） |
| 第5回 | 「区分的に平坦なポテンシャル」 区分的に平坦なポテンシャルを考え、波動関数の接続条件を解説する。 【事前学習】第４回の授業時の指示に従って予習を行うこと。（１２０分） 【事後学習】講義ノートや参考書を用いて授業内容の復習を行うこと。レポート課題に取り組むこと。（１２０分） |
| 第6回 | 「井戸型ポテンシャルによる束縛状態」 井戸型ポテンシャルによる束縛状態の性質を解説する。 【事前学習】第５回の授業時の指示に従って予習を行うこと。（１２０分） 【事後学習】講義ノートや参考書を用いて授業内容の復習を行うこと。レポート課題に取り組むこと。（１２０分） |
| 第7回 | 「調和振動子」 調和振動子の量子力学を考え、エネルギーの固有値、固有状態を解説する。 【事前学習】第６回の授業時の指示に従って予習を行うこと。（１２０分） 【事後学習】講義ノートや参考書を用いて授業内容の復習を行うこと。レポート課題に取り組むこと。（１２０分） |
| 第8回 | 「透過と反射」 階段型ポテンシャルに対する透過と反射の問題を扱い、その量子力学的な性質を解説する。 【事前学習】第７回の授業時の指示に従って予習を行うこと。（１２０分） 【事後学習】講義ノートや参考書を用いて授業内容の復習を行うこと。レポート課題に取り組むこと。（１２０分） |
| 第9回 | 「トンネル効果」 ポテンシャル障壁に対するトンネル効果の問題を扱い、その性質を解説する。 【事前学習】第８回の授業時の指示に従って予習を行うこと。（１２０分） 【事後学習】講義ノートや参考書を用いて授業内容の復習を行うこと。レポート課題に取り組むこと。（１２０分） |
| 第10回 | 「量子力学の体系のまとめ１」 状態空間とその上に作用する演算子という視点から量子力学の考え方を整理する。 【事前学習】第９回の授業時の指示に従って予習を行うこと。（１２０分） 【事後学習】講義ノートや参考書を用いて授業内容の復習を行うこと。レポート課題に取り組むこと。（１２０分） |
| 第11回 | 「量子力学の体系のまとめ２」 物理量と演算子の関係、固有値や期待値について整理する。 【事前学習】第１０回の授業時の指示に従って予習を行うこと。（１２０分） 【事後学習】講義ノートや参考書を用いて授業内容の復習を行うこと。レポート課題に取り組むこと。（１２０分） |
| 第12回 | 「正準交換関係と不確定性関係」 位置と運動量の不確定性関係について解説する。 【事前学習】第１１回の授業時の指示に従って予習を行うこと。（１２０分） 【事後学習】講義ノートや参考書を用いて授業内容の復習を行うこと。レポート課題に取り組むこと。（１２０分） |
| 第13回 | 「量子力学の体系のまとめ３」 ブラ・ケット記号を導入し、例を挙げてその使い方を解説する。 【事前学習】第１２回の授業時の指示に従って予習を行うこと。（１２０分） 【事後学習】講義ノートや参考書を用いて授業内容の復習を行うこと。レポート課題に取り組むこと。（１２０分） |
| 第14回 | 「１次元量子系の再考」 ブラ・ケット記号を用いて１次元量子系を再度考察する。 【事前学習】第１３回の授業時の指示に従って予習を行うこと。（１２０分） 【事後学習】講義ノートや参考書を用いて授業内容の復習を行うこと。レポート課題に取り組むこと。（１２０分） |
| 第15回 | 「１次元調和振動子の再考」 生成・消滅演算子を導入して１次元調和振動子を再度考察する。 【事前学習】第１４回の授業時の指示に従って予習を行うこと。（１２０分） 【事後学習】講義ノートや参考書を用いて授業内容の復習を行うこと。レポート課題に取り組むこと。（１２０分） |
その他
| 教科書 |
特に指定はありませんが、各自にあった教科書や参考書を見つけてください。
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| 参考書 |
猪木慶治・川合光 著 『量子力学I・II』 講談社サイエンティフィク
L.I.Schiff 著，井上健 訳 『量子力学（上）・（下）』 物理学叢書 吉岡書店
J.J.Sakurai 著，S.F.Tuan 編，桜井明夫 訳 『現代の量子力学（上）・（下）』 物理学叢書 吉岡書店
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| 成績評価の方法 及び基準 |
定期試験(60%)とレポート(40%)で総合的に評価する。 定期試験を予定しているが、正確な実施は未定であり、 平常試験へ変更の可能性がある。授業でアナウンスを行う。 |
| 質問への対応 | 研究室へ質問に来てください。 |
| 研究室又は 連絡先 |
研究室： 駿河台校舎8号館821C室 メールアドレス： miwa.akitsugu@nihon-u.ac.jp |
| オフィスアワー |
木曜 駿河台 12:00 ～ 13:00
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| 学生への メッセージ |
分からないところはそのままにせずに質問してください。 |