シラバス
※学期中に内容が変更になることがあります。

2020年度


31620041 

△量子力学
Quantum Mechanics
2単位/Unit  秋学期/Fall  京田辺/Kyotanabe  講義/Lecture

  和田 元

<概要/Course Content Summary>

電気・電子材料などの物性の研究を行う上で量子力学の知識は不可欠なものとなっている。本講では量子力学の基本的概念となる粒子の波動性がどの様に定式化されるかを学び,得られた式と古典力学の運動方程式との対応関係について調べる。次に導出した基礎方程式を用い,実際の物理量がどのように計算されるかを簡単な例題を解くことによって理解する。更に大学院レベルの量子力学,量子電子工学に進むための基礎理論となる内容について講ずる。講義にあたっては量子力学がどのように実社会において利用されているかについても紹介する.

<到達目標/Goals,Aims>

Schrödinger方程式,状態ベクトルなど,量子力学の基礎知識として必要不可欠な記述を理解できるようになることを目指す.

<授業計画/Schedule>

(実施回/
Week)
(内容/
Contents)
(授業時間外の学習/
Assignments)
(実施回/ Week) 第1回  (内容/ Contents) オリエンテーション.Planckの量子仮説  (授業時間外の学習/ Assignments) Maxwellの電磁誘導方程式の復習,演習問題解答提出 
(実施回/ Week) 第2回  (内容/ Contents) Schrödinger方程式の導出  (授業時間外の学習/ Assignments) 分布定数線路を伝搬する交流の復習 
(実施回/ Week) 第3回  (内容/ Contents) 波動関数の規格化  (授業時間外の学習/ Assignments) ハミルトニアン力学の復習と演習問題解答提出 
(実施回/ Week) 第4回  (内容/ Contents) トンネル効果  (授業時間外の学習/ Assignments) 量子力学での透過確率の計算復習 
(実施回/ Week) 第5回  (内容/ Contents) 物理量の算出と量子力学的速度  (授業時間外の学習/ Assignments) 量子力学での物理量計算法の復習と演習問題解答提出 
(実施回/ Week) 第6回  (内容/ Contents) エーレンフェストの定理  (授業時間外の学習/ Assignments) 確率の移動概念の復習 
(実施回/ Week) 第7回  (内容/ Contents) 確率密度の連続の式  (授業時間外の学習/ Assignments) 電荷連続の式の復習と演習問題解答提出 
(実施回/ Week) 第8回  (内容/ Contents) 定常状態の波動関数:一次元箱の中の粒子  (授業時間外の学習/ Assignments) フェルミ自由電子モデルの復習 
(実施回/ Week) 第9回  (内容/ Contents) 箱の中の粒子の縮退状態  (授業時間外の学習/ Assignments) 固有振動モードの復習と演習問題の解答 
(実施回/ Week) 第10回  (内容/ Contents) 調和振動子問題  (授業時間外の学習/ Assignments) 古典的ばねの問題の復習 
(実施回/ Week) 第11回  (内容/ Contents) 固有関数の直交性.状態ベクトルの概念  (授業時間外の学習/ Assignments) ヒルベルト空間の概念復習と演習問題解答提出 
(実施回/ Week) 第12回  (内容/ Contents) 基底の利用と変換  (授業時間外の学習/ Assignments) 行列対角化の復習と行列形状を利用した物理法則の理解 
(実施回/ Week) 第13回  (内容/ Contents) 昇降演算子  (授業時間外の学習/ Assignments) 生成・消滅演算子の復習と演習問題解答. 
(実施回/ Week) 第14回  (内容/ Contents) 波動関数と状態ベクトル  (授業時間外の学習/ Assignments) 量子力学の理論体系全般の復習 
(実施回/ Week) 第15回  (内容/ Contents) ハイゼンベルグ方程式と同時観測可能性  (授業時間外の学習/ Assignments) 交換演算子の復習と期末テストの準備 

<成績評価基準/Evaluation Criteria>

毎週の出席と演習問題提出  60%  演習問題(7回)の提出とe-classの出席 
期末レポート試験  40%  量子力学で学んだ物理現象の数学的表現や模型化について,自ら社会で取り組んでみたい問題への応用を提案する.記述に当たっては数学的表現を取り込むこと 

中間評価は持ち帰り試験になる可能性もある.中間・期末何れについても最後の答えに至る過程を確認するので注意すること.答えの正確さでは無く,「解こうとする努力」を評価すると考えて貰っても良い.卒業して社会に出てその問題を解かなければならなった時に自分で解く姿勢がついているかどうかを見る.

<テキスト/Textbook>

授業中にテキストを配布する.一括での配布は一切しないので,クラスを欠席する際にはクラスメートに頼んでその週のテキストを確保しておくこと.また,欠席すると内容が分からなくなるので,ノートも早い時点で借りておいた方が良いだろう.

<参考文献/Reference Book>

小出 昭一郎 著  『量子力学Ⅰ』(裳華房、1990)
 

<備考/Remarks>

理工学部電気工学科,電子工学科設置の熱統計力学,解析力学,電磁波論を履習していることが望ましい。 

 

お問合せは同志社大学 各学部・研究科事務室まで
 
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