分光物理化学
 Spectroscopic Physical Chemistry
 担当教員:天羽 優子(AMOU Yuuko)
 担当教員の所属:理学部物質生命化学科
 開講学年:4年  開講学期:後期  単位数:2単位  開講形態:講義
 開講対象:  科目区分: 
【授業の目的】
水素原子の波動関数の取り扱いと、2原子分子を例にした化学結合の取り扱い。分光測定法の物理化学的基礎。統計力学の基礎を理解する。

【授業の到達目標】
水素原子の波動関数の解き方を知る。
NMRの原理を知る。
分子の振動・回転スペクトルの量子力学的取扱いを知る。
なぜ分子ができるのかを知る。
ミクロとマクロをつなぐやり方について概要を知る。

【授業概要(キーワード)】
量子化学 分光

【科目の位置付け】
物理化学のうち、主に分光学の基礎となるものについて解説する。(学習・教育目標G)

【授業計画】
・授業の方法
テキストの内容について、どうやって導かれたのかを板書して説明する。
・日程
1. 簡単な微積分の計算法。線形代数とベクトルの外積
2. 水素原子のシュレーディンガー方程式を解く(角運動量の古典的&量子的取扱い)3. 水素原子のシュレーディンガー方程式を解く(2) 動径方向の成分、直交性の確認など
4. 角運動量とスピン
5. NMR:磁場中に置かれた原子核および電子スピンと電磁波との相互作用。
6. NMR:スピン・スピン結合
7. 分子の振動・回転スペクトル。シュレーディンガー方程式による取り扱い。
8. 非調和項の影響。選択則の量子論
9. H2分子とH2+イオン
10. 重なり積分、クーロン積分の実行
11. ヘリウム原子の波動関数
12. パウリの原理とハートリーフォックの方法
13. 統計力学の考え方
14. ミクロカノニカル分布について
15. カノニカル分布について


【学習の方法】
・受講のあり方
板書をノートに筆記する。講義では、量子力学的取り扱いを中心に、基礎的な計算方法を説明する。板書の量は多いので、そのつもりで臨むこと。
・授業時間外学習へのアドバイス
テキストの,23,24,25,26,27章を見ておくこと。既に学んだテキスト上巻の内容も,確認しておいてください。
後半の統計力学はテキスト13章と,18章の一部の内容になります。

【成績の評価】
・基準
分光測定の代表的なものについて,どうやって測定してどんな情報が得られるのか,原理を理解すること。
水素原子の波動関数の取り扱いや、スピン波動関数の取り扱いができること。
・方法
期末試験で判断する。
期末試験の結果によっては追加でレポートを課すことがある。追加レポートにより合格者を出す場合の成績はすべて60点とする。

【テキスト・参考書】
W. J. Moore 著/「基礎物理化学」下巻(細谷治夫・湯田坂雅子 訳)東京化学同人

【その他】
・学生へのメッセージ
高校程度の微積分は必須です。物理化学の教科書として指定されているムーア「基礎物理化学」は、式を最初から与えてしまっており、教科書を読んだだけでは、それがどうやって出てきたのかなかなかわからない。
この講義では、ムーアの教科書のバックグラウンドになる部分を主に説明する。
計算方法を暗記する必要はないが、どういう考え方と手順で何がわかるのか、という枠組みの部分に注意して受講してほしい。

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