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シラバス基本情報

開講年度 2008 年度
授業科目名称 応用電子論
よみがな おうようでんしろん
英語表記 Applied Electron Theory
対象学生・科目区分 工学部機械工学科・専門教育・・3年次
開講学期・単位数等 前期・選択科目・2単位
開放科目 開放する
担当教員 鈴木 泰之(工学研究科機械工学専攻)

授業内容・授業計画

授業形態 講義
授業の目的・概要 材料の固体としての性質を決めているものは材料を構成する一つ一つの原子の結合である。原子は正の電荷を持った原子核と負の電荷の電子から構成されている。原子核同士は正の電荷を持っているからこれだけでは決して凝集しない。実際に我々が原子の集合を固体として利用できるわけはこの原子核を結合させる電子の存在による。電子が物質の中でどのように振る舞っているかを考えることは、マクロに見れば材料の強度、疲労、破壊など機械工学で身近な現象を解明する鍵となっている。
電子はあまりに小さいためその振舞を記述するには量子力学を用いる必要があることはもちろんであるが、応用電子論では、量子力学の知識を基礎とし、さらに具体的な現象について講義を行う。また、量子力学の基本的な理解に基づいて機械材料の性質を理解する上で特に重要となる力学物性への具体的な応用を講義する。現代最先端の技術問題であると同時に、今後発展する分野について紹介する。
本学教育目標との関連 感じる力=20%,考える力=60%,生きる力=20%
予め履修が望ましい科目 この授業は「量子力学」の知識の上に実際の物質の結合を議論する固体物理の分野に発展させる。もちろん、微分方程式の解法や演算子法など数学の基礎知識は必要であるが、「工業数学」の範囲で充分対応できる。
発展科目 大学院では「固体物理特論」,「固体物理演習」,「極限物性特論」としてさらに詳しく学ぶ。
教科書、参考書 教科書:
「固体物理学」(鹿児島誠一著、裳華房)
参考書:
量子力学関連としてはちょっと高度であるが
「量子力学の基礎と応用」(アムノン・ヤリフ著、啓学出版)
また、数多くの固体物理関連の教科書があるが、入門書としては
「材料科学3」(C.R.バレット他著、培風館、絶版?)がよい。
また、大学院まで考えるなら
「固体物理学入門」(キッテル著、丸善)は必携の本である。
成績評価方法と基準 選択科目であるから、宿題レポートなどを加点するが、原則として期末試験の点数による。点数/10を四捨五入して、最終成績6以上を合格とする。
オフィスアワー 前期水曜日講義後に機械棟2階鈴木泰之教官室にて対応。電子メールによる質問など歓迎 e-mail:yasuyuki@mach.mie-u.ac.jp
授業改善への工夫
教育方法の工夫:
単なる計算等はプリントとして配布し、結果の吟味に時間をかける。
これまでの改善点:
選択科目であるので出席者の理解度にあわせて補足説明を行う。
JABEE 関連項目 JABEE基本キーワード: 
JABEE個別キーワード: 物性論、マイクロ/ナノ加工、電気/電子デバイス制作
授業計画・学習の内容と課題
学習内容 学習課題(予習・復習)
第1回 結晶と波の反射について
第2回 X線の反射について
第3回 ブロッホの定理
第4回 電気伝導
第5回 自由電子モデル
第6回 準自由電子モデル
第7回 バンド電子の状態密度
第8回 熱起電力と電子比熱
第9回 バンド内電子の有効質量
第10回 ロ-レンツ力とサイクロトロン運動
第11回 熱伝導と電子放出
第12回 バンド構造とpn接合
第13回 スピンと磁性
第14回 原子振動とフォノン
第15回 定期試験

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