2018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 | 量子力学演習 | ||
|---|---|---|---|
| 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 | 前田・山田 | 履修期 | 後期 |
| 単位 | 1 | 曜日時限 | 水曜2 |
| 校舎 | 船橋 | 時間割CD | E32T |
| クラス | |||
| 学科ポリシー | 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 | 量子力学で学習した内容について，基本法則や関係式等の具体的応用として，問題解法の基本的考え方・方法を学ぶ。種々の物理量の概念や基本法則・関係式の物理的内容に対する理解を深めるとともに，基礎的計算力を身につけることを学修到達目標とする。 |
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| 授業形態及び 授業方法 |
(1) 毎回，演習課題を与え，問題解法の基本的考え方・方法について解説するとともに，各自で演習問題を解いていく。授業時間内に解いた問題も含めて，すべての演習問題を解き，レポー トにまとめて次回の授業時に提出する。 (2) 全演習問題の中から基本的問題，典型的問題を選んで，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) 量子力学を履修すること。 (2) 常微分方程式，物理数学II，物理数学演習IIを履修すること。 (3) 量子物理学入門を履修していること。 (4) 微分積分I・II，数学演習I・IIを履修していること。 (5) 行列と行列式，線形代数を履修していること。 (6) 微分方程式，複素関数論を履修していること。 |
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準備学習（予習・ 復習等）の内容 |
予習：授業終了時に次回の演習課題を配布するので，解法のわからない問題については，その内容を整理し質問の準備をすること。また，ベクトルの演算及びベクトル場の微分・積分に関する基本的事項について，十分学習しておくこと。 復習：毎回の演習課題について，すべての演習問題を解き，レポートにまとめて次回の授業時に提出すること。また，それら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。 |
授業計画
| 第1回 | 量子力学とは何か（その1） （1）量子論の必要性 （2）ド・ブロイの物質波 （3）ハイゼンベルグの不確定性原理 |
|---|---|
| 第2回 | 量子力学とは何か（その2） （1）量子力学の基本的仮定 （2）量子力学の理論的枠組み |
| 第3回 | シュレーディンガーの波動方程式（その1） （1）重ね合わせの原理と波束 (2)不確定性関係 (3)ボルンの確率解釈と確率の保存 |
| 第4回 | シュレーディンガーの波動方程式（その2） （4）物理量の演算子とその期待値 （5）定常状態 （6）エーレンフェストの定理と波動力学の古典的極限 |
| 第5回 | 1次元の量子系（その1） （1）1次元シュレーディンガー方程式の一般的性質 （2）波の反射と透過／階段型ポテンシャル |
| 第6回 | 1次元の量子系（その2） （3）ポテンシャル障壁とトンネル効果 （4）束縛状態／井戸型ポテンシャル |
| 第7回 | 物理量とエルミート演算子（その1） （1）エルミート演算子 （2）エルミート演算子の固有値と固有関数 |
| 第8回 | 物理量とエルミート演算子（その2） （3）エルミート演算子の固有関数の性質 （4）可換なエルミート演算子と同時固有関数 |
| 第9回 | 中心力場中でのシュレーディンガー方程式（その1） （1）シュレーディンガー方程式をつくる一般的規則 （2）極座標による3次元シュレーディンガー方程式 |
| 第10回 | 中心力場中でのシュレーディンガー方程式（その2） （3）球面調和関数と角運動量 （4）動径方程式 （5）球面波 |
| 第11回 | 中心力場中でのシュレーディンガー方程式（その3） （6）球対称な井戸型ポテンシャル （7）水素原子 |
| 第12回 | 量子力学の一般的定式化（その1） （1）量子力学の基本的枠組み （2）物理量の測定と確率解釈 （3）ブラ・ケット記号 |
| 第13回 | 量子力学の一般的定式化（その2） （4）シュレーディンガー表示とハイゼンベルク表示 （5）正準交換関係と正準量子化 （6）交換子とポアソン括弧 |
| 第14回 | 量子力学の一般的定式化（その3） （7）調和振動子と生成・消滅演算子 |
| 第15回 | 理解度確認テスト及びその解説 |
その他
| 教科書 |
●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
●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 |
●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
●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，欠席として取り扱い，出席回数には数えない。 |
| 質問への対応 | 研究室で随時対応する。 |
| 研究室又は 連絡先 |
前田(船橋校舎9号館1階911B号室) maeda.tomohito@nihon-u.ac.jp 山田(船橋校舎9号館1階916E号室) yamada.kenji@nihon-u.ac.jp |
| オフィスアワー |
火曜 船橋 12:15 ～ 13:15 前田
金曜 船橋 12:15 ～ 13:15 前田
月曜 船橋 12:30 ～ 13:15 山田
木曜 船橋 12:30 ～ 13:15 山田
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| 学生への メッセージ |
遠慮なくどんどん質問に来てください。 |