2022年 理工学部 シラバス - 物理学科
設置情報
| 科目名 | 計測物理学 | ||
|---|---|---|---|
| 設置学科 | 物理学科 | 学年 | 3年 |
| 担当者 | 高橋・渡辺・住友 | 履修期 | 前期 |
| 単位 | 2 | 曜日時限 | 金曜1 |
| 校舎 | 駿河台 | 時間割CD | M51N |
| クラス | |||
| 履修系統図 | 履修系統図の確認 | ||
概要
| 学修到達目標 | 物理学実験における計測の方法について学び，物理現象を定量的に把握できる力を養う。 物理学実験Ⅲ、物理学プロジェクト実験の実験方法、実験データの解析方法、実験結果をわかりやすく説明できるようになる力を身につける。 本授業科目はDP3及びCP3に該当しています。 |
|---|---|
| 授業形態及び 授業方法 |
授業形態 対面授業 授業方法 授業では実験から物理量を引き出すための実践的な方法について解説する。 基本的な物理現象を紹介するとともに、それを数値的に把握するための練習を行なう。 |
| 履修条件 | 力学，電磁気学，物理実験学，熱学，統計力学などの基礎知識を有することが望ましい。 物理学実験Ⅰ、物理学実験Ⅱ、物理学実験Ⅲを履修していることが望ましい |
授業計画
| 第1回 | プラズマ研究を題材とした物理計測の解説 その１：プラズマの熱・統計力学的描写と計測（静電プローブによるプラズマ計測など） 事前学習：プラズマの性質を調べ、プラズマ振動、デバイ遮蔽、準中性について調べてる（１２０分） 事後学習：授業時に提示する問題について解答を作成することにより静電プローブによる計測方法を復習する（１２０分） |
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| 第2回 | プラズマ研究を題材とした物理計測の解説 その２：プラズマの誘電体モデルと計測（干渉計、ファラデー回転等によるプラズマ計測など） 事前学習：物理学実験Ⅰ,Ⅱ,Ⅲで用いた実験指導書の20「ファラデー効果」２１「マイケルソン干渉計」をよく読んで、誘電体中の電磁波の伝搬について調べる（１２０分） 事後学習：授業時に提示する問題について解答を作成することによりプラズマの誘電体として振舞いとその性質を利用した計測方法を復習する（１２０分） |
| 第3回 | プラズマ研究を題材とした物理計測の解説 その３：プラズマの電磁流体モデルと計測（電磁気計測によるプラズマ計測など） 事前学習：物理学実験Ⅰ,Ⅱ,Ⅲで用いた実験指導書の6「ソレノイドとヘルムホルツコイルの作る磁場」11「半導体の電気抵抗とホール効果、14 「LCR回路の過渡特性と周波数特性」20「ファラデー効果」をよく読んで、ホール素子，磁気探針、積分・微分回路についてまとめる（１２０分） 事後学習：授業時に提示する問題について解答を作成することによりホール素子、磁気探針による磁場測定法を復習する（１２０分） |
| 第4回 | プラズマ研究を題材とした物理計測の解説 その４：プラズマとその発光測定（プラズマ内の原子分子過程と分光計測） 事前学習：物理学実験Ⅰ,Ⅱ,Ⅲで用いた実験指導書の22「線スペクトルとリュードベリ定数」29「The Photoelectric Effect」を調べ、線スペクトル、プリズム分光器、回折格子分光器、光電管（光検出器）について調べる（１２０分） 事後学習：授業時に提示する問題について解答を作成することによりプラズマ分光計測の原理を復習する（１２０分） |
| 第5回 | プラズマ研究を題材とした物理計測の解説その５、第１回から第５回に関するレポート課題内容説明とその解説 電磁波の散乱とプラズマ計測（トムソン散乱法） 事前学習：電磁波の散乱を用いたプラズマ計測に関する（トムソン散乱法）の調査 ６０分 事後学習：レポート課題の作成１８０分 |
| 第6回 | 加速器・ビーム物理に関連した物理計測の解説 その１：相対論的な運動学と高エネルギー領域の物理量について学ぶ。 相対論的な運動学についての予習120分。 復習として講義内容の確認を120分。 |
| 第7回 | 加速器・ビーム物理に関連した物理計測の解説 その２：高エネルギー荷電粒子計測の基礎を学ぶ。 予習として前回講義内容の確認を120分。 復習として講義内容の確認を120分。 |
| 第8回 | 加速器・ビーム物理に関連した物理計測の解説 その３：高エネルギー光子・中性子計測の基礎を学ぶ。 予習として前回講義内容の確認を120分。 復習として講義内容の確認を120分。 |
| 第9回 | 加速器・ビーム物理に関連した物理計測の解説 その４：粒子検出器の具体例について学ぶ。 予習として前回講義内容の確認を120分。 復習として講義内容の確認を120分。 |
| 第10回 | 加速器・ビーム物理分野の平常試験 レポート課題と試験問題の解説を通し、理解を深める。 前回までの4回分の復習に180分。 レポート課題、試験の復習60分。 |
| 第11回 | 超伝導研究を題材とした物性測定手法の解説 その１：超伝導とは？ 超伝導について予習する（120分）。 講義内容を復習する（120分）。 |
| 第12回 | 超伝導研究を題材とした物性測定手法の解説 その２：超伝導発見の測定ツール（X線回折、電気抵抗率、磁化） 予習として前回の講義内容を再度復習する（120分）。 講義内容を復習する（120分）。 |
| 第13回 | 超伝導研究を題材とした物性測定手法の解説 その３：エキゾチック超伝導とは？ 予習として前回の講義内容を再度復習する（120分）。 講義内容を復習する（120分）。 |
| 第14回 | 超伝導研究を題材とした物性測定手法の解説 その４：超伝導の発現機構を研究する測定ツール（比熱、光電子分光、走査型トンネル分光） 予習として前回の講義内容を再度復習する（120分）。 講義内容を復習する（120分）。 |
| 第15回 | 演習超伝導分野の平常試験とその解説，演習 試験勉強をする（120分）。 試験内容を復習する（120分）。 |
その他
| 教科書 |
教科書は特に指定しません。
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| 参考書 |
プラズマ・核融合学会編 『プラズマ診断の基礎と応用』 コロナ社 2006年 第初版版
加藤貞幸 『放射線計測』 培風館
物理学実験Ⅰ、物理理学実験Ⅱ、物理学実験Ⅲで使用した「専門過程物理学実験」高野良紀、植松英穂、浅井朋彦、B.Zulkovskey編にある関連実験の項目を参照すると講義内容の理解の助けになる。
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| 成績評価の方法 及び基準 |
授業内で行なう平常試験（レポート提出の場合もある）の結果によって評価する。（授業内試験を予定しているが，講義室の空き状況により正確な実施方法は未定であり，期末試験への変更の可能性がある。授業中にアナウンスするので注意すること。） 超伝導、加速器、プラズマを題材とする計測に関する授業内試験を必ず全て受験すること。全て受験しない場合はE判定となる。 |
| 質問への対応 | 各回の講義内容に関する質問は，各講義の担当者に質問すること 授業全体に関する質問は高橋まで |
| 研究室又は 連絡先 |
高橋：（駿河台７号館７２１A室・takahashi.tsutomui@nihon-u.ac.jp） 渡辺：（駿河台７号館７１１Ｂ室・tadataka@phys.cst.nihon-u.ac.jp） 住友：船橋校舎電子線利用研究施設（物理実験B棟） sumitomo.yoske@nihon-u.ac.jp |
| オフィスアワー |
月曜 駿河台 15:00 ～ 16:00 渡辺：駿河台７号館７１１Ｂ室
水曜 駿河台 12:10 ～ 13:10 高橋：駿河台７号館７２１A室
水曜 船橋 15:00 ～ 18:00 住友：船橋物理実験Ｂ棟
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| 学生への メッセージ |
担当者の都合で、講義の順番（第1回から第5回、第6回から第10回、第11回から第15回）が変わる場合もあるので注意する。 |