2021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 | ||
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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 | |||
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。 |
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授業形態及び 授業方法 |
対面授業とオンライン授業を交互に行う「ハイブリッド型授業形式」で実施する。 詳しい実施方法は事前にCSTポータルで連絡をするとともに、ガイダンスや初回のオンデマンド動画でも説明をするので必ず確認をすること。 |
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 | 「ガイダンス」+「ミクロの世界と量子力学」 授業の進め方を説明したのちに、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】事前にCSTポータルの資料を確認して授業の進め方を確認すること。(30分) 【事後学習】授業内容の復習を行うこと。レポート作成・提出。(120分) |
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第2回 | 「ミクロの世界と量子力学」 前回に引き続き、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】授業内容の復習を行うこと。レポート作成・提出。(120分) |
第3回 | 「シュレディンガー方程式と波動関数」 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】授業内容の復習を行うこと。レポート作成・提出。(120分) |
第4回 | 「シュレディンガー方程式と波動関数(シュレディンガー方程式を解く)」 エネルギー固有関数とエネルギー固有値を用いて、シュレディンガー方程式の解を説明する。 【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】授業内容の復習を行うこと。レポート作成・提出。(120分) |
第5回 | 「重ね合わせと波束」 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】授業内容の復習を行うこと。レポート作成・提出。(120分) |
第6回 | 「無限に深い井戸型ポテンシャル」 無限に深い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】授業内容の復習を行うこと。レポート作成・提出。(120分) |
第7回 | 「量子力学の体系のまとめ1」 量子力学の体系のまとめを行う。 【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】授業内容の復習を行うこと。レポート作成・提出。(120分) |
第8回 | 「量子力学の体系のまとめ2」 前回に引き続き、量子力学の体系のまとめを行う。 【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】授業内容の復習を行うこと。レポート作成・提出。(120分) |
第9回 | 「物理量の期待値」 物理量の期待値の計算方法を解説する。 【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】授業内容の復習を行うこと。レポート作成・提出。(120分) |
第10回 | 「1次元束縛状態」 1次元束縛状態の持つ性質を説明する。 【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】授業内容の復習を行うこと。レポート作成・提出。(120分) |
第11回 | 「1次元束縛状態(調和振動子)」 1次元束縛状態の例として調和振動子の問題を解説する。 【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】授業内容の復習を行うこと。レポート作成・提出。(120分) |
第12回 | 「調和振動子(生成・消滅演算子を用いた解法)」 生成・消滅演算子を用いて1次元調和振動子の問題を解く。 【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】授業内容の復習を行うこと。レポート作成・提出。(120分) |
第13回 | 「調和振動子(生成・消滅演算子を用いた解法)」 前回に引き続き、生成・消滅演算子を用いて1次元調和振動子の問題を解く。 【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】授業内容の復習を行うこと。レポート作成・提出。(120分) |
第14回 | 「反射と透過」 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】授業内容の復習を行うこと。レポート作成・提出。(120分) |
第15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】授業内容の復習を行うこと。レポート作成・提出。(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』 [ISBN: 978-4-06-153209-0・978-4-06-153212-0] 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 [ISBN: 978-4-8427-0147-9・978-4-8427-0158-5] 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 [ISBN: 978-4-8427-0364-0・978-4-8427-0366-4] 吉岡書店
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成績評価の方法 及び基準 |
レポートや小テストを含む平常点(50%)および期末試験(50%)によって評価する。 期末試験は定期試験期間または理解度確認機関に実施する。 新型コロナウィルス感染症の状況によっては評価方法の大幅な変更の可能性がある。特に平常点を100%として評価をする可能性もある。 |
質問への対応 | メールで質問をしてください。 |
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 |
金曜 駿河台 12:30 ~ 13:00
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学生への メッセージ |
分からないところは質問してください。 |