2021年 理工学部 シラバス - 物理学科
設置情報
科目名 | 相対論 | ||
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設置学科 | 物理学科 | 学年 | 2年 |
担当者 | 岩本 弘一 | 履修期 | 後期 |
単位 | 2 | 曜日時限 | 火曜3 |
校舎 | 駿河台 | 時間割CD | M23N |
クラス | |||
履修系統図 | 履修系統図の確認 |
概要
学修到達目標 | 相対論の物理的意味、数学的形式について学ぶ。相対論的力学、電磁場の共変形式について学ぶ。 |
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授業形態及び 授業方法 |
講義形式(ハイブリッド型授業)で実施する。 |
履修条件 | 力学、電磁気学、微積分、線形代数の基本的な内容を理解していることが望ましい。 |
授業計画
第1回 | 特殊相対論誕生の背景 ガリレイの相対性原理、光の伝播、電磁波とエーテル仮説、マイケルソン-モーリーの実験について学ぶ。 【事前学習】参考書等の該当する箇所を読んでおく(120分)。 【事後学習】再度、参考書等の該当する箇所を読み、理解を深める(120分)。 |
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第2回 | ローレンツ変換 光速不変の原理、ローレンツ変換、運動する時計の遅れ、ローレンツ収縮、双子のパラドクスについて学ぶ。 【事前学習】参考書等の該当する箇所を読んでおく(120分)。 【事後学習】再度、参考書等の該当する箇所を読み、理解を深める(120分)。 |
第3回 | 同時刻の相対性と因果律 同時刻の相対性、因果律、世界間隔、計量、ミンコフスキー時空について学ぶ。 【事前学習】参考書等の該当する箇所を読んでおく(120分)。 【事後学習】再度、参考書等の該当する箇所を読み、理解を深める(120分)。 |
第4回 | ベクトルとテンソル(1) 4元ベクトル、4元速度、4元加速度、4元運動量、光のドップラー効果、双対ベクトル、テンソル、エネルギー運動量テンソルについて学ぶ。について学ぶ。 【事前学習】参考書等の該当する箇所を読んでおく(120分)。 【事後学習】再度、参考書等の該当する箇所を読み、理解を深める(120分)。 |
第5回 | ベクトルとテンソル(2) 4元ベクトル、4元速度、4元加速度、4元運動量、光のドップラー効果、双対ベクトル、テンソル、エネルギー運動量テンソルについて学ぶ。について学ぶ。 【事前学習】参考書等の該当する箇所を読んでおく(120分)。 【事後学習】再度、参考書等の該当する箇所を読み、理解を深める(120分)。 |
第6回 | 点粒子の相対論的力学 最小作用の原理、オイラーラグランジュ方程式、点粒子に対する相対論的な作用について学ぶ。 【事前学習】参考書等の該当する箇所を読んでおく(120分)。 【事後学習】再度、参考書等の該当する箇所を読み、理解を深める(120分)。 |
第7回 | 電磁場の共変形式(1) マクスウェル方程式、4元ポテンシャルと場の強さ、電磁場のローレンツ変換について学ぶ。 【事前学習】参考書等の該当する箇所を読んでおく(120分)。 【事後学習】再度、参考書等の該当する箇所を読み、理解を深める(120分)。 |
第8回 | 電磁場の共変形式(2) マクスウェル方程式、4元ポテンシャルと場の強さ、電磁場のローレンツ変換について学ぶ。 【事前学習】参考書等の該当する箇所を読んでおく(120分)。 【事後学習】再度、参考書等の該当する箇所を読み、理解を深める(120分)。 |
第9回 | エネルギー運動量テンソル 点粒子および電磁場のエネルギー運動量テンソルについて学ぶ。 【事前学習】参考書等の該当する箇所を読んでおく(120分)。 【事後学習】再度、参考書等の該当する箇所を読み、理解を深める(120分)。 |
第10回 | 電磁波 ゲージ変換、電磁波、荷電粒子による電磁波の放射、リエナール-ヴィーヘルトポテンシャルについて学ぶ。 【事前学習】参考書等の該当する箇所を読んでおく(120分)。 【事後学習】再度、参考書等の該当する箇所を読み、理解を深める(120分)。 |
第11回 | ローレンツ群の表現(1) 群の表現、回転群、ローレンツ群、スピンについて学ぶ。 【事前学習】参考書等の該当する箇所を読んでおく(120分)。 【事後学習】再度、参考書等の該当する箇所を読み、理解を深める(120分)。 |
第12回 | ローレンツ群の表現(2) 4元ベクトルとスピノールについて学ぶ。 【事前学習】参考書等の該当する箇所を読んでおく(120分)。 【事後学習】再度、参考書等の該当する箇所を読み、理解を深める(120分)。 |
第13回 | 等価原理と一般相対性原理 ニュートンの重力理論、等価原理、一般相対性原理について学ぶ。 【事前学習】参考書等の該当する箇所を読んでおく(120分)。 【事後学習】再度、参考書等の該当する箇所を読み、理解を深める(120分)。 |
第14回 | リーマン幾何学とアインシュタイン方程式 接続、計量、曲率、測地線の式、アインシュタイン方程式について学ぶ。 【事前学習】参考書等の該当する箇所を読んでおく(120分)。 【事後学習】再度、参考書等の該当する箇所を読み、理解を深める(120分)。 |
第15回 | ブラックホール シュバルツシルト時空とブラックホールを紹介する。 【事前学習】参考書等の該当する箇所を読んでおく(120分)。 【事後学習】再度、参考書等の該当する箇所を読み、理解を深める(120分)。 |
その他
教科書 | |
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参考書 |
中野董夫 『相対性理論[978-4000298698]』 物理入門コース 岩波書店 1984年
内山龍雄 『相対性理論[978-4000077484]』 物理テキストシリーズ 岩波書店 1987年
ランダウ・リフシッツ 『場の古典論[978-4489011610]』 東京図書 1978年
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成績評価の方法 及び基準 |
各回の小課題(60%)、期末レポート(40%)で評価します。 |
質問への対応 | 授業中ほか随時対応します。 |
研究室又は 連絡先 |
iwamoto.kouichi@nihon-u.ac.jp |
オフィスアワー |
木曜 駿河台 12:30 ~ 13:00 8号館833F
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学生への メッセージ |
講義では概要の説明しかできないため、できれば、参考書を読んだり問題を解いたりして、理解を深めてください。 |