【授業の目的】
量子力学の基本的な考え方を演習問題を解くことで自分なりにイメージし理解する。
単に計算問題が解けるようになるだけでなく、その背後の物理を理解することを目的とする。
【授業の到達目標】
1) 量子力学の基本的概念理解し、ミクロな世界を支配する法則を理解し説明できる。【知識・理解】
2) 確率や波の概念を理解できる。【知識・理解】
3) 量子力学の基礎方程式であるシュレーディンガー方程式を解く技術を説明できる。【知識・理解】
4) 適切に数学的技術（フーリエ解析や常（偏）微分方程式の解法）を選択できる。【知識・理解】
【授業概要（キーワード）】
量子物理、確率波、シュレーディンガー方程式
【科目の位置付け】
選択したコースカリキュラムの専門的知識を身に付け、その分野の先端的な研究内容を理解し、説明できる能力を身に付けている。
選択したコースカリキュラム以外の幅広い理学の基礎的知識を身に付けている。
【授業計画】
・授業の方法
１）具体的な問題を解きながら量子力学的世界に慣れる
２）量子現象をより深く理解するためになるべく多角的な演習問題を提供する
３）自分で演習問題の解答を作成しそれを基にプレゼンテーションを行う
・日程
第１回：ガイダンスと導入
第２回：ガウス積分／シュレーディンガー方程式／波束と不確定性／群速度
第３回：ガウス型波束／確率の保存／演算子／ハイゼンベルグの不確定性関係
第４回：自由粒子の時間発展／定常状態／１次元束縛状態の性質／無限井戸型ポテンシャル
第５回：d次元箱に閉じ込められた電子／円盤に閉じ込められた電子／有限井戸型ポンテンシャル
第６回：半無限井戸型ポテンシャル／ディラックデルタ関数／デルタ関数型引力ポテンシャル／井戸型ポテンシャル中の非定常状態
第７回：井戸型＋デルタ関数型ポテンシャル／２重デルタ関数型ポテンシャル／三角関数の直交性
第８回：離散固有値をもつエルミート演算子／三角パルスのフーリエ級数展開／井戸型ポテンシャル中の三角パルス／エルミート多項式と微分方程式
第９回：エルミート多項式の母関数／調和振動子／調和振動子の時間発展／反射と透過
第１０回：散乱とトンネル効果／デルタ関数による散乱１／デルタ関数による散乱２（Fabry-Perot干渉計）／フーリエ変換の直感的理解／
第１１回：量子力学とフーリエ変換／自由粒子アゲイン／ルジャンドル多項式と陪関数
第１２回：ガンマ関数とベータ関数／続ルジャンドル多項式と陪関数／３次元中心力ポテンシャル中の束縛状態：変数分離／３次元中心力ポテンシャル中の束縛状態：角度依存性
第１３回：角運動量／球面調和関数とラプラス方程式／球面調和関数と角運動量
第１４回：水素原子
第１５回：総括とさらなる発展にむけて
学生の理解度によって授業の内容や順番は変更する可能性がある
【学習の方法】
・受講のあり方
１）毎回演習問題を出すので、必ずそれを解く。
２）必要に応じて学生自身に問題解説をしてもらう。
３）発表している学生の発表に関して、質問等を通じて議論し合う。
４）教員が解説する場合は資料にマーキングをするなどして重要ポイントを整理する
・授業時間外学習へのアドバイス
１）課題量が比較的多めなので毎回充分時間をかけて問題解答に当たること
２）図書館などでいろいろな教科書や演習書を参考にして問題を解くこと
３）論理の筋の通った簡潔な解答を作成することを心がけること
４）別解などがないか常に考え，多角的な視点から問題の本質を捉える習慣をつける
【成績の評価】
・基準
1) 量子力学の基本的概念を正しく理解し、ミクロな世界を支配する法則を正確に説明できる。
2) 確率や波の概念を正しく理解できる。
3) 量子力学の基礎方程式であるシュレーディンガー方程式を解く技術を正確に説明できる。
4) 適切に数学的技術（フーリエ解析や常（偏）微分方程式の解法）を選択できる。
・方法
課題提出（１２回程度）７０点＋問題解説（プレゼンテーション）３０点
【テキスト・参考書】
参考書：猪木 慶治 ・ 川合 光，“基礎 量子力学”ISBN-10: 4061532405 ISBN-13: 978-4061532403（講談社 (2007/10/12)） 言語 日本語
参考書：猪木慶治，河合光，“量子力学I，II”，ISBN 4-06-153209-X，4-06-153212-X，(講談社，東京)
【その他】
・学生へのメッセージ
課題の量が多いため授業以外の学習時間を十分にとりじっくりと問題を解いてください。教員や友人などと議論することも大変有効です。
・オフィス・アワー
原則として 火曜日 １５：００〜１７：００とします。（出張等で不在の場合もあります。）
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