【授業の目的】
量子力学はミクロの基本的な物理法則です。マクロな世界の法則といかに違うかを体感し,量子力学の基礎的な概念や考え方を理解することが目的です。
【授業の到達目標】
日常生活で得た直観はミクロの世界では必ずしも通用しないことを納得する。 不確定性関係等のミクロの世界を支配する原理や法則を説明できる。 量子力学的状態や物理量について波動関数を用いて記述することができる。 量子力学を学ぶ上で必要となる力学や数学の運用ができる。
【授業概要(キーワード)】
不確定性関係,空洞輻射,プランク分布,物質波,波束,確率解釈,状態,波動関数,物理量とその期待値,シュレーディンガー方程式
【科目の位置付け】
量子力学は基本的な物理法則です。これを学ぶことで、基礎的な物理学の知識を修得し、それを問題解決に応用する能力を身につけることを目指して下さい(物理学科教育目標)
【授業計画】
・授業の方法
おもにプリントにもとづいて講義を進める。教科書を併用することもある。 また,量子力学で使う数学などの理解度・達成度を把握するためのミニテストも実施する。
・日程
以下の予定であるが、学生の理解度に応じて題材や進度を変更する場合がある。また、中間まとめの日程については学生と相談の上きめる。 0. ガイダンス.力学・数学の復習 1. 不確定性関係.力学・数学の復習 2. 水素原子のサイズ.力学・数学の復習 3. 振動子のゼロ点振動.力学・数学の復習. 4. カシミール効果,量子力学的粒子の軌道概念.力学・数学の復習. 5. 同種粒子.エネルギーと時間の不確定性. 6. 光子,光電効果(演示実験を含む).黒体放射.宇宙背景放射. 7. 物質波.定常波条件.波における不確定性関係 8. 波動関数の確率解釈.波動関数の規格化. 9. 中間まとめ(テストを含む) 10.中間まとめつづき(光の回折の演示を含む) 11.波動関数の規格化の練習.波束の群速度と位相速度 12.量子力学的状態と波動関数.状態の重ね合わせ. 13.物理量の期待値 14.状態の時間発展 15.まとめ(テストを含む)
【学習の方法】
・受講のあり方
ノートをとるのに忙しくて話の流れを聞き逃してしてしまうことの無いよう,十分な復習をしてください.また,講義中でもどんどん質問してください.
・授業時間外学習へのアドバイス
量子論は,日常世界からは想像もつかないような,奇妙で不思議な物理法則です.それだけに,魅力的でもあります.日頃から,好みの専門書,一般向け解説書などを読むなどして,量子論への興味を培ってください. 講義でやった計算や,考え方は,自分の手を動かして再現してみて下さい.手を動かしてみて初めてわかることもあります.
【成績の評価】
・基準
次のことができれば合格です. 量子力学で必要とする予備知識(力学,数学)の基礎を理解し,運用できること. 量子力学における基本的な概念や考え方を理解していること.また簡単な場合に使えること.
・方法
2回の試験(中間,期末)の平均点で評価する.また,講義に積極的に参加する学生には若干の追加点もあり得る.
【テキスト・参考書】
テキスト:遠藤 龍介「量子力学を学ぶための数学入門」プレアデス出版 参考書:原島 鮮「初等量子力学」ISBN-7853-2022-2,裳華房
【その他】
・学生へのメッセージ
理解を深めるためには必ず復習をして下さい.計算をしたり図式化したりみずから手を動かすことが重要です. 受け身にならないで積極的に参加して下さい.質問は大歓迎です. 物理の講義は読み切りではありません.一回でも休むとわからなくなります.やむを得ず欠席した場合は,ノートを借りるなどして遅れを取り戻して下さい.
・オフィス・アワー
部屋にいるときは随時対応する.webクラスによる質問や面談の予約も可能.
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