2025年 大学院理工学研究科 シラバス - 量子理工学専攻
設置情報
| 科目名 | 原子光学特論 | ||
|---|---|---|---|
| 設置学科 | 量子理工学専攻 | 学年 | 1年 |
| 担当者 | 桑本 剛 | 履修期 | 前期 |
| 単位 | 2 | 曜日時限 | 月曜4 |
| 校舎 | 駿河台 | 時間割CD | O14C |
| クラス | |||
概要
| 学修到達目標 | 近年，極めて精度の高い時計や量子技術等に応用されつつある極低温原子に関して基礎理論と実験・測定手法に関し学習しそれらを説明することができる． |
|---|---|
| 授業形態及び 授業方法 |
「対面授業」 黒板への板書とパワーポイントを使ったプレゼン形式を併用する．少人数の場合はゼミ形式もありうる. |
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準備学習（予習・ 復習等）の内容・ 受講のための 予備知識 |
学部レベルの量子力学をしっかりと復習し内容をきちんと把握しておくこと．統計熱力学についても復習しておくとなおよい． |
授業計画
| 第1回 | 本講義の目的，進め方，成績評価の方法および基準等について説明する．シラバスの内容を確認の上，授業に臨むこと． | 事前学習：高校の「原子」の章を予習する。 事後学習：授業内容を復習する。 | 事前学習：2時間 事後学習：2時間 |
|---|---|---|---|
| 第2回 | 量子力学の復習（１）：アインシュタイン・ドブロイの関係式，不確定性関係等，量子力学の基礎事項に関して復習する． | 事前学習：量子力学の基礎事項をできるだけ予習する。 事後学習：授業内容を復習する。 | 事前学習：2時間 事後学習：2時間 |
| 第3回 | 量子力学の復習（２）：調和振動ポテンシャル，水素原子のエネルギー構造等，量子力学の基礎事項に関して復習する． | 事前学習：調和振動ポテンシャルの概要を予習する。 事後学習：授業内容を復習する。 | 事前学習：2時間 事後学習：2時間 |
| 第4回 | レーザーの基礎（１）：レーザーの基本構造を把握し，理論的基礎を学習する． | 事前学習：レーザーの基礎事項を予習する。 事後学習：授業内容を復習する。 | 事前学習：2時間 事後学習：2時間 |
| 第5回 | レーザーの基礎（２）：様々なレーザー装置を紹介し，その構造の違いや特徴，用途等について学ぶ． | 事前学習：レーザーの応用に関し予習する。 事後学習：授業内容を復習する。 | 事前学習：2時間 事後学習：2時間 |
| 第6回 | 光と原子の相互作用（１）：光と原子の相互作用を半古典論的な描像（原子＝量子的，光＝古典的）で記述する方法を学ぶ． | 事前学習：水素原子の量子力学的な扱いについて予習する。 事後学習：授業内容を復習する。 | 事前学習：2時間 事後学習：2時間 |
| 第7回 | 光と原子の相互作用（２）：原子，光共に量子力学的に扱った場合の原子・光相互作用を理解する． | 事前学習：電磁波の基礎事項について予習する。 事後学習：授業内容を復習する。 | 事前学習：2時間 事後学習：2時間 |
| 第8回 | 光と原子の相互作用（３）：ドップラー冷却および光双極子力による原子の捕獲について理解する． | 事前学習：音波のドップラー効果について予習する。 事後学習：授業内容を復習する。 | 事前学習：2時間 事後学習：2時間 |
| 第9回 | 原子のレーザー冷却（１）：極低温の原子ビームの生成の方法と歴史的な技術の発展について理解する． | 事前学習：真空技術について予習する。 事後学習：授業内容を復習する。 | 事前学習：2時間 事後学習：2時間 |
| 第10回 | 原子のレーザー冷却（２）：ドップラー冷却の発展形である磁気光学トラップについて学習する． | 事前学習：ゼーマン効果について予習する。 事後学習：授業内容を復習する。 | 事前学習：2時間 事後学習：2時間 |
| 第11回 | 原子のレーザー冷却（３）：偏光勾配冷却法などの様々な極低温原子集団の生成方法について学ぶ． | 事前学習：電磁波の干渉と偏光について予習する。 事後学習：授業内容を復習する。 | 事前学習：2時間 事後学習：2時間 |
| 第12回 | ボース・アインシュタイン凝縮（１）：ボース・アインシュタイン凝縮の理論的基礎を理解する．フェルミ原子におけるフェルミ縮退についても簡単に紹介する． | 事前学習：ボース粒子とフェルミ粒子の違いについて予習する。 事後学習：授業内容を復習する。 | 事前学習：2時間 事後学習：2時間 |
| 第13回 | ボース・アインシュタイン凝縮（２）：ボース・アインシュタイン凝縮体を生成する実験方法を理解する． | 事前学習：ボース統計について予習する。 事後学習：授業内容を復習する。 | 事前学習：2時間 事後学習：2時間 |
| 第14回 | ボース・アインシュタイン凝縮（３）：ボース・アインシュタイン凝縮体を用いた様々な応用研究について学習する． | 事前学習：液体へイルム原子のボース・アインシュタイン凝縮について予習する。 事後学習：授業内容を復習する。 | 事前学習：2時間 事後学習：2時間 |
| 第15回 | 理解度確認テストおよびその解説を行う． | 事前学習：第１回から第１４回の授業内容を再度チェック（予習）する。 事後学習：テスト解説について復習する。 | 事前学習：2時間 事後学習：2時間 |
その他
| 教科書 | |
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| 参考資料コメント 及び 資料（技術論文等） |
B. E. A. Saleh & M. C. Teich, Fundamentals of Photonics, Wiley-Interscience, 2 edition
H. J. Metcalf & P. Straten, Laser Cooling and Trapping, Springer
C. J. Pethick & H. Smith, Bose-Einstein Condensation in Dilute Gases, Cambridge, 2 edition
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| 成績評価の方法 及び基準 |
授業時の質疑応答（30%），レポート（30%)，理解度確認テスト（40%）によって行う． |
| 質問への対応 | 直接居室（船橋校舎6号館621D室）に来ていただくかメールにて． |
| 研究室又は 連絡先 |
船橋校舎 6号館621D室 tel: 047-469-8794 email: kuwamoto.takeshi@nihon-u.ac.jp |
| オフィスアワー |
火曜 船橋 12:00 ～ 13:00 船橋校舎 6号館621D室
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| 学生への メッセージ |