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科目の基本情報

開講年度	2019 年度
開講区分	工学部機械工学科／総合工学科機械工学コース・専門教育

受講対象学生	学部(学士課程) : 2年次工学部機械工学科
選択・必修	必修学科必修
授業科目名	量子力学
	りょうしりきがく
	Quantum Mechanics
単位数	2 単位
ナンバリングコード	EN-SYST-2 ナンバリングコード一覧表はこちら ※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。

開放科目	非開放科目
開講学期	後期
開講時間	火曜日 5, 6時限
開講場所	未定
担当教員	鈴木　泰之（工学研究科機械工学専攻）
担当教員	SUZUKI, Yasuyuki

学修の目的と方法

授業の概要	機械工学の基礎が力学にあることは論を待たないが、これは物質に力が作用するときの運動を解析・記述する学問体系であり、この中には物質とまわりの場の相互作用する現象は全て含まれる。量子力学は光や電子、原子のもつミクロな性質のマクロな関係を扱う力学である。超伝導、レーザー、磁場測定法のＳＱＵＩＤなどから固体の変形の本質にいたるまで多くのものがこの力学に基礎をおいている。この講義ではこのような力学現象を扱う新しい法則性と直感を学ぶ。
学修の目的	ＧＰＳ、超電導、レーザー、ＳＱＵＩＤ、量子コンピュータ等新技術の理解ができるようにし、こうした知識を機械工学の他の分野に応用できる能力を養う。
学修の到達目標	相対論と量子論の一般的な概念を理解し、現代物理学の入門的な知識の獲得と今後の発展の基礎となる論理的思考力を得る。
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　個性に輝く技術者となるために、自らの短所を補い、長所を伸ばそうとする意欲と姿勢を持っている。【関心・意欲】【態度】　社会性・国際性・倫理観：社会的・国際的に広い視野、先見性、倫理観を持つために、科学技術の果たす歴史的・社会的役割を理解している。【態度】　コミュニケーション能力：自らの考えを日本語や英語で科学的・論理的に説明し、コミュニケーションすることができる。【技能・表現】　工学基礎：工学の礎となる数学、自然科学、情報技術に関する基礎知識を持っており、これを使って議論できる。【知識・理解】　機械工学専門：材料と構造、運動と振動、エネルギーと流れ、情報と計測・制御、設計と生産、機械とシステムなどの機械工学の主要専門分野に関する基礎知識を持ち、これを応用することができる。【知識・理解】　デザイン能力・創造性：社会の要求をとらえたモノづくりのための創造力と設計技術の基礎を修得している。【思考・判断】　実践的能力：機械の専門分野とともに、産業の環境負荷や生態系への影響、環境と人間に調和する機械の知能化など、環境-人間-機械の関係を総体的にとらえて、科学技術を応用することができる。【思考・判断】　自主性：地球の将来を見据えて、自ら課題を設定し、計画・実行することができる。【関心・意欲】 ○ 全学の教育目標感じる力 ○感性　共感　主体性考える力　幅広い教養 ○専門知識・技術 ○論理的・批判的思考力コミュニケーション力 ○表現力(発表・討論・対話) 　リーダーシップ・フォロワーシップ　実践外国語力生きる力 ○問題発見解決力　心身・健康に対する意識　社会人としての態度・倫理観 (本学の教育目標との関連) 「感じる力」=30%:　量子論のイメージを構築すること「考える力」=50%:　量子力学の考え方を理解すること「生きる力」=15%:　量子力学の知識を他の専門科目に活かすこと「コミュニケーション力」＝5％　：授業中に演習問題の解法を披露すること
成績評価方法と基準	原則として試験の成績であるが、一部出席，レポートを考慮する。
授業の方法	講義
授業の特徴	PBL 特色ある教育英語を用いた教育
授業改善の工夫	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。
教科書	小出昭一郎著：基礎物理学選書：量子論（改訂版）、裳華房
参考書
オフィスアワー	原則として後期火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
受講要件	微分方程式，複素数を履修していること。
予め履修が望ましい科目	この授業の基礎となる科目として、基礎線形代数学、工業数学Ⅰ及び演習、工業数学Ⅱ及び演習、工業数学Ⅲ、工業数学Ⅳ、入門物理学演習、基礎物理学Ⅱがある。
発展科目	発展・応用として、応用電子論、大学院では　個体物理得論・演習，極限物性得論
その他	相対論、量子論は、もともといわゆる常識からの離脱を必要とします。柔軟な論理思考で考える力を養ってください。

授業計画

MoodleのコースURL

キーワード	物理学の基礎、材料と構造、運動と振動、エネルギーと流れ、情報と計測・制御弾性と塑性、運動の法則、波動、物性論、熱放射、センサ量子力学の基礎、不確定性原理、Schrodinger方程式、固有値、固有関数、自由電子論、バンド理論、黒体放射、比熱、光学
Key Word(s)	structure of materials, materials science, heat radiation, quantum mechanics, uncertainty principle, Schrodinger equation, eigenvalue, free electron theory, band theory, black body emission
学修内容	第1回　 Ⅰ．光とは何か。 Ⅱ．よくわかる時空と相対性理論第2回 Ⅲ．光の運動量とみかけの質量第３回 Ⅳ．ボーアモデル第4回　 Ⅴ．シュレディンガーの考えと波動方程式第５回 Ⅵ．調和振動子 Ⅶ．１次元井戸型ポテンシャル問題：箱内の粒子第６回 Ⅷ．表面しみ出し問題第７回 Ⅸ．演算子について第８回 Ⅹ．直交関数系第９回 ⅩⅠ．波動方程式の３次元拡張と周期的境界条件第１０回 ⅩⅡ．水素型原子の波動関数第１１回 ⅩⅢ．角運動量の量子化第１２回 ⅩⅣ．ｓｐ混成軌道第１３回 ⅩⅤ．電子のスピン第１４回 ⅩⅥ．対称，反対称第１５回 ⅩⅦ．電子波の干渉によるエネルギの低下 ⅩⅧ．（超伝導とは）第16回　定期試験
事前・事後学修の内容

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