2021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Ⅰ | ||
|---|---|---|---|
| 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 | 前期 |
| 単位 | 2 | 曜日時限 | 水曜2 |
| 校舎 | 船橋 | 時間割CD | E32I |
| 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I・IIを通じて，量子力学の基本的事項とその考え方について学習することにより，量子力学を体系的に理解することを目標とする。 量子力学Ⅰでは，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）について学習する。 科目ナンバリング:MFmPh-211 |
|---|---|
| 授業形態及び 授業方法 |
【対面授業】 （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）量子力学の基本的要請及び種々の重要な関係式等について，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）微分方程式Ⅰ，複素関数論を履修すること。 （2）力学Ⅰを履修していること。 （3）微分積分I・II，数学演習I・IIを履修していること。 （4）行列と行列式，線形代数を履修していること。 |
授業計画
| 第1回 | ・量子論の必要性と量子力学の枠組み 【事後学習】講義の内容について，数式をチェックしながら十分復習すること。理解できない点については，その内容を整理し質問の準備をすること。（2時間） |
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| 第2回 | ・ミクロの世界における重要な物理定数 （1）プランク定数 （2）電子の電荷 （3）電子の質量 （4）陽子の質量 （5）微細構造定数 （6）古典電子半径 （7）電子のコンプトン波長 （8）ボーア半径 （9）リュードベリエネルギー 【事前学習】前回の授業内容について，理解を深めておくこと。（1時間） 【事後学習】講義の内容について，数式をチェックしながら十分復習すること。理解できない点については，その内容を整理し質問の準備をすること。（3時間） |
| 第3回 | ・量子力学のはじまり（その1） （1）黒体輻射とプランクの量子仮説 【事前学習】前回の授業内容について，理解を深めておくこと。（1時間） 【事後学習】講義の内容について，数式をチェックしながら十分復習すること。理解できない点については，その内容を整理し質問の準備をすること。（3時間） |
| 第4回 | ・量子力学のはじまり（その2） （2）光電効果と光の粒子性 （3）コンプトン効果 【事前学習】前回の授業内容について，理解を深めておくこと。（1時間） 【事後学習】講義の内容について，数式をチェックしながら十分復習すること。理解できない点については，その内容を整理し質問の準備をすること。（3時間） |
| 第5回 | ・量子力学のはじまり（その3） （4）水素原子のボーア模型とエネルギー準位の量子化 【事前学習】前回の授業内容について，理解を深めておくこと。（1時間） 【事後学習】講義の内容について，数式をチェックしながら十分復習すること。理解できない点については，その内容を整理し質問の準備をすること。（3時間） |
| 第6回 | ・量子力学のはじまり（その4） （5）粒子の波動性とド・ブロイの物質波 【事前学習】前回の授業内容について，理解を深めておくこと。（1時間） 【事後学習】講義の内容について，数式をチェックしながら十分復習すること。理解できない点については，その内容を整理し質問の準備をすること。（3時間） |
| 第7回 | ・微視的物理世界の非決定論的性質 （1）ハイゼンベルグの不確定性原理 （2）位置と運動量の不確定性関係 （3）時間とエネルギーの不確定性関係 【事前学習】前回の授業内容について，理解を深めておくこと。（1時間） 【事後学習】講義の内容について，数式をチェックしながら十分復習すること。理解できない点については，その内容を整理し質問の準備をすること。（3時間） |
| 第8回 | ・量子力学の基本的仮定と理論的枠組み（その1） （1）ブラ・ケット記号 （2）系の状態の記述 【事前学習】前回の授業内容について，理解を深めておくこと。（1時間） 【事後学習】講義の内容について，数式をチェックしながら十分復習すること。理解できない点については，その内容を整理し質問の準備をすること。（3時間） |
| 第9回 | ・量子力学の基本的仮定と理論的枠組み（その2） （3）オブザーバブルと演算子 （4）測定と演算子の固有値 【事前学習】前回の授業内容について，理解を深めておくこと。（1時間） 【事後学習】講義の内容について，数式をチェックしながら十分復習すること。理解できない点については，その内容を整理し質問の準備をすること。（3時間） |
| 第10回 | ・量子力学の基本的仮定と理論的枠組み（その3） （5）測定の確率論的帰結 （6）系の状態の時間発展 【事前学習】前回の授業内容について，理解を深めておくこと。（1時間） 【事後学習】講義の内容について，数式をチェックしながら十分復習すること。理解できない点については，その内容を整理し質問の準備をすること。（3時間） |
| 第11回 | ・量子力学の基本的仮定と理論的枠組み（その4） （7）状態ベクトルと波動関数 （8）重ね合わせの原理 （9）オブザーバブル（演算子）の位置表示 （10）演算子の期待値 【事前学習】前回の授業内容について，理解を深めておくこと。（1時間） 【事後学習】講義の内容について，数式をチェックしながら十分復習すること。理解できない点については，その内容を整理し質問の準備をすること。（3時間） |
| 第12回 | ・シュレーディンガーの波動方程式（その1） （1）時間に依存するシュレーディンガー方程式とその性質 （2）波動関数とボルンの確率解釈 【事前学習】前回の授業内容について，理解を深めておくこと。（1時間） 【事後学習】講義の内容について，数式をチェックしながら十分復習すること。理解できない点については，その内容を整理し質問の準備をすること。（3時間） |
| 第13回 | ・シュレーディンガーの波動方程式（その2） （3）確率の保存と確率の流れ 【事前学習】前回の授業内容について，理解を深めておくこと。（1時間） 【事後学習】講義の内容について，数式をチェックしながら十分復習すること。理解できない点については，その内容を整理し質問の準備をすること。（3時間） |
| 第14回 | ・理解度確認のための課題及びその解説 【事前学習】与えられた課題について，十分学習しておくこと。（4時間） |
| 第15回 | ・理解度確認テスト及びその解説 【事前学習】与えられた課題について，十分学習しておくこと。（4時間） |
その他
| 教科書 |
（1）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
（2）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 |
（1）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
（2）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，欠席として取り扱う。 |
| 質問への対応 | 授業終了後又は電子メール等により，随時対応する。 |
| 研究室又は 連絡先 |
E-mail：yamada.kenji＠nihon-u.ac.jp |
| オフィスアワー |
水曜 船橋 10:40 ～ 13:00
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| 学生への メッセージ |
【令和2年度成績分布状況】履修者数 5名 S：3人(75%)，A：1人(25%)，B：0人(0%)，C：0人(0%)，D：0人(0%)，E：1人 |