2024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 | 岩本 弘一 | 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 | 量子力学の考え方や基本法則を理解し、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する。 |
|---|---|
| 授業形態及び 授業方法 |
「対面授業」 第１～１４回は講義を行い、第１５回は平常試験を実施する。 |
| 履修条件 | 線形代数学、力学Ⅰ・Ⅱ、電磁気学Ⅰ、物理数学Ⅰ・Ⅱ、解析力学を履修していることが望ましい。 |
| ディプロマ・ポリシー（DP）及びカリキュラム・ポリシー（CP）との関連 | 本授業科目はDP3及びCP3に該当しています。 |
授業計画
| 第1回 | 「ミクロの世界と量子論」 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、量子論が必要となる理由を解説する。 | 【事前学習】参考書等を読んで第１回の授業内容を予習すること。 【事後学習】第１回の授業内容の復習すること。 | 【事前学習】２時間 【事後学習】２時間 |
|---|---|---|---|
| 第2回 | 「波動」＋「複素ベクトル空間」 波動現象の記述法、量子論で必要とされる複素ベクトル空間の基本事項について解説する。 | 【事前学習】第１回の授業内容を復習し、参考書等を読んで第２回の授業内容を予習すること。 【事後学習】第２回の授業内容を復習すること。 | 【事前学習】２時間 【事後学習】２時間 |
| 第3回 | 「シュレディンガー方程式と波動関数１」 シュレディンガー方程式と波動関数の確率解釈についてを解説する。 | 【事前学習】第２回の授業内容を復習し、参考書等を読んで第３回の授業内容を予習すること。 【事後学習】第３回の授業内容を復習すること。 | 【事前学習】２時間 【事後学習】２時間 |
| 第4回 | 「シュレディンガー方程式と波動関数２」 シュレディンガー方程式を解いて、エネルギー固有値とエネルギー固有関数を求める方法について解説する。 | 【事前学習】第３回の授業内容を復習し、参考書等を読んで第４回の授業内容を予習すること。 【事後学習】第４回の授業内容を復習すること。 | 【事前学習】２時間 【事後学習】２時間 |
| 第5回 | 「演算子と状態、不確定性関係」 演算子と状態、不確定性関係について解説する。 | 【事前学習】第４回の授業内容を復習し、参考書等を読んで第５回の授業内容を予習すること。 【事後学習】第５回の授業内容を復習すること。 | 【事前学習】２時間 【事後学習】２時間 |
| 第6回 | 「１次元ポテンシャルによる束縛状態」 １次元の束縛状態の一般的性質について解説する。 | 【事前学習】第５回の授業内容を復習し、参考書等を読んで第６回の授業内容を予習すること。 【事後学習】第６回の授業内容を復習すること。 | 【事前学習】２時間 【事後学習】２時間 |
| 第7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６回の授業内容を復習し、参考書等を読んで第７回の授業内容を予習すること。 【事後学習】第７回の授業内容を復習すること。 | 【事前学習】２時間 【事後学習】２時間 |
| 第8回 | 「有限の深さの井戸型ポテンシャル」 有限の深さの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７回の授業内容を復習し、参考書等を読んで第８回の授業内容を予習すること。 【事後学習】第８回の授業内容を復習すること。 | 【事前学習】２時間 【事後学習】２時間 |
| 第9回 | 「水素原子の球対称な束縛状態」 水素原子の球対称な束縛状態について解説する。 | 【事前学習】第８回の授業内容を復習し、参考書等を読んで第９回の授業内容を予習すること。 【事後学習】第９回の授業内容を復習すること。 | 【事前学習】２時間 【事後学習】２時間 |
| 第10回 | 「調和振動子」 １次元調和振動子の問題を解説する。 | 【事前学習】第９回の授業内容を復習し、参考書等を読んで第１０回の授業内容を予習すること。 【事後学習】第１０回の授業内容を復習すること。 | 【事前学習】２時間 【事後学習】２時間 |
| 第11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１０回の授業内容を復習し、参考書等を読んで第１１回の授業内容を予習すること。 【事後学習】第１１回の授業内容を復習すること。 | 【事前学習】２時間 【事後学習】２時間 |
| 第12回 | 「波束の運動」 波束とその運動について解説する。 | 【事前学習】第１１回の授業内容を復習し、参考書等を読んで第１２回の授業内容を予習すること。 【事後学習】第１２回の授業内容を復習すること。 | 【事前学習】２時間 【事後学習】２時間 |
| 第13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１２回の授業内容を復習し、参考書等を読んで第１３回の授業内容を予習すること。 【事後学習】第１３回の授業内容を復習すること。 | 【事前学習】２時間 【事後学習】２時間 |
| 第14回 | 「トンネル効果」 簡単化されたポテンシャルを用いて、トンネル効果の問題を解く。 | 【事前学習】第１３回の授業内容を復習し、参考書等を読んで第１４回の授業内容を予習すること。 【事後学習】第１４回の授業内容を復習すること。 | 【事前学習】２時間 【事後学習】２時間 |
| 第15回 | 平常試験、第１～１４回の復習 | 【事前学習】第１～１４回の授業内容を復習し、平常試験にのぞむこと。 【事後学習】試験で解けなかった問題を復習すること。 | 【事前学習】２時間 【事後学習】２時間 |
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。できれば、１冊を購入し、３回くらい通読してください。
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| 参考書 |
猪木慶治・川合光 著 『量子力学I・II[978-4-06-153209-0，978-4-06-153212-0]』 講談社サイエンティフィク
小出昭一郎 『量子力学（I）・（II）（新装版） [978-4785321420，978-4785321437]』 基礎物理学選書 裳華房
J.J.Sakurai 著，S.F.Tuan 編，桜井明夫 訳 『現代の量子力学（上）・（下）[978-4-8427-0364-0，978-4-8427-0366-4]』 物理学叢書 吉岡書店
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| 成績評価の方法 及び基準 |
平常試験によって評価する。 |
| 質問への対応 | 授業中や授業後、またはメール等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833F室 メールアドレス： iwamoto.kouichi@nihon-u.ac.jp |
| オフィスアワー |
火曜 駿河台 12:30 ～ 13:00
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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、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。 |