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科目の基本情報

開講年度 2017 年度
開講区分 工学部物理工学科 ・専門教育
受講対象学生 学部(学士課程) : 3年次
選択・必修 必修
学科必修
授業科目名 量子力学 I
りょうしりきがく I
Quantum Mechanics I
単位数 2 単位
他学部・他研究科からの受講 他学部の学生の受講可, 他学科の学生の受講可
市民開放授業 市民開放授業
開講学期

前期

開講時間 月曜日 5, 6時限
開講場所

担当教員 阿部 純義(工学部物理工学科)

ABE, Sumiyoshi

学習の目的と方法

授業の概要 現代物理学の中核をなす量子力学の基礎を学ぶ。前期量子論の果たした役割を導入部とし、Schroedinger方程式とポテンシャル問題の解、波動力学の一般的構造と抽象化、角運動量の導入までを議論する。重ね合わせの原理や不確定性関係について解説する。
学習の目的 簡単な量子力学的ポテンシャル問題を解き、その物理的意味を理解できること。波動力学の一般的構造と抽象化、演算子と状態ベクトルの概念に馴染み、簡単な系の解析が出来るようになること。
学習の到達目標 学習の目的に同じ。
ディプロマ・ポリシー
○ 学科・コース等の教育目標
○ JABEE 関連項目

○ 全学の教育目標
感じる力
  • ○感性
  •  共感
  •  倫理観
  • ○モチベーション
  • ○主体的学習力
  •  心身の健康に対する意識
考える力
  • ○幅広い教養
  • ○専門知識・技術
  • ○論理的思考力
  • ○課題探求力
  • ○問題解決力
  • ○批判的思考力
コミュニケーション力
  •  情報受発信力
  •  討論・対話力
  •  指導力・協調性
  •  社会人としての態度
  •  実践外国語力
生きる力
  • ○感じる力、考える力、コミュニケーション力を総合した力

授業の方法 講義 演習

授業の特徴

教科書 猪木慶治・川合光 著 「基礎 量子力学」(講談社サイエンティフィク)など、各自読みやすいものを入手する。
参考書 初回の講義で、何冊か紹介する。
成績評価方法と基準 定期試験:85%、レポートおよび課題15%
オフィスアワー 随時。メールで予約が便利。
受講要件 力学、熱力学、電磁気学、解析力学、物理数学 I-IV をすべて学んでいること。
予め履修が望ましい科目 力学、熱力学、電磁気学、解析力学、物理数学 I、物理数学 III
発展科目 量子力学II
授業改善への工夫 内容、レベル、講義の進行速度などを例年の受講生の反応や理解度、試験結果、要望などに応じて適宜改善。
その他

授業計画

キーワード 量子化条件、量子状態、波動関数、観測可能量、スペクトル、不確定性原理、重ね合わせの原理、Diracの記法
Key Word(s) quantization condition, quantum states, wavefunctions, observables, spectra, uncertainty principle, superposition principle, Dirac's notation
学習内容 第1回  古典物理学が直面した困難(1):黒体放射とPlanckの量子仮説、光電効果、
     Compton効果、電子線干渉とde Broglieの物質波、粒子・波動二重性
第2回  古典物理学が直面した困難(2):Bohrの仮説、水素原子の離散スペクトル、
     対応原理
第3回  Schroedinger方程式(1):平面波と波束、波動と波束、Bornの確率解釈、
     物理量の期待値
第4回  Schroedinger方程式(2):Schroedingerの波動方程式、確率の流れと保存則
第5回  Heisenbergの不確定性原理と思考実験、位置演算子と運動量演算子の交換関係
第6回  交換子の性質、重ね合わせの原理、定常状態のSchroedinger方程式、
     無限井戸型ポテンシャル
第7回  無限井戸型ポテンシャル(つづき)、運動量固有状態と自由粒子および
     Fourier変換論との関係、有限井戸型ポテンシャル
第8回  階段ポテンシャル、反射係数、透過係数
第9回  ポテンシャル障壁とトンネル効果
第10回  デルタ関数ポテンシャル、調和振動子
第11回  調和振動子(つづき)、パリティ
第12回  量子力学の一般的構造(離散スペクトル)、正規直交完全系など
第13回  量子力学の一般的構造(連続スペクトル)、展開係数の物理的意味
第14回  量子力学における演算子の方法、Diracの記法
第15回  角運動量(古典論の復習を含む)
第16回  定期試験
学習課題(予習・復習) シラバスに基づき、毎回予習をすること。また、講義中に出された演習問題を解くこと。
ナンバリングコード(試行) EN-PHYS-3

※最初の2文字は開講主体、続く4文字は分野、最後の数字は開講レベルを表します。 ナンバリングコード一覧表はこちら


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