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科目の基本情報
| 開講年度 | 2021 年度 | |
|---|---|---|
| 開講区分 | 教養教育・教養統合科目・現代科学理解 | |
| 受講対象学生 |
学部(学士課程) : 1年次, 2年次 この授業は昨年まで工学部機械工学科の授業として行っていたものをやさしく一般に教授するようにしたものです。したがって受講生の習得した知識に合わせて三角関数、複素数を習っていない方がおればその部分から丁寧に授業を行います。 |
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| 授業科目名 | 現代科学理解特殊講義 | |
| げんだいかがくりかいとくしゅこうぎ | ||
| Lecture Course in Understanding Modern Sciences | ||
| 授業テーマ | 工業量子力学入門 | |
| 単位数 | 2 単位 | |
| ナンバリングコード | libr-comp-SLEC1311-007
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| 開放科目 | 非開放科目 | |
| 分野 | 自然 （2014年度（平成26年度）以前入学生対象） | |
| 開講学期 |
前期集中 8月19日（木）、20日（金）、23日（月）は1〜８限。 24日（火）は1限〜6限。 |
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| 開講時間 |
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| 授業形態 |
ハイブリッド授業 * 状況により変更される可能性があるので定期的に確認して下さい
「オンライン授業」・・・オンライン会議ツール等を利用して実施する同時双方向型の授業 |
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| 開講場所 | ||
| 担当教員 | 鈴木 泰之（非常勤講師） | |
| SUZUKI Yasuyuki | ||
| yasuyuki@mach.mie-u.ac.jp | ||
| SDGsの目標 |
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| 連絡事項 | * 状況により変更される可能性があるので定期的に確認して下さい |
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学修の目的と方法
| 授業の概要 | 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 | 理想的には、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基礎力をつけ、こうした知識を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 |
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| 成績評価方法と基準 | 出席，レポートをもって評価する。 |
| 授業の方法 | 講義 |
| 授業の特徴 | |
| 授業改善の工夫 | 単なる計算等はPDFファイルとして配布し、結果の吟味に時間をかける。 |
| 教科書 | 従来教科書として使用していた本は参考書として明示しておく。特に教科書としては指定しない。 |
| 参考書 | 従来は以下の教科書を使用していた。この本は量子論の入門書としては、今でも名著であり、本の最終章では、現代素粒子論の入門的な記述もある。授業では特に教科書としては指定しない。 小出昭一郎著：基礎物理学選書：量子論（改訂版）、裳華房 |
| オフィスアワー | 原則として講義後に対応。電子メールによる質問など歓迎。 |
| 受講要件 | 高校で数学のⅡBまでの範囲を履修しているとよいが、受講生に合わせて行う。出来れば、微分方程式，ベクトル行列、複素数を履修しているとよい。 |
| 予め履修が望ましい科目 | |
| 発展科目 | |
| 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 |
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| 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 |
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| 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 | 以下はあくまでも予定です。 第1回 Ⅰ．光とは何か。 第2回 Ⅱ．よくわかる時空と相対性理論 第３回 Ⅲ．光の運動量とみかけの質量 第4回 Ⅳ．ボーアモデル 第５回 Ⅴ．シュレディンガーの考えと波動方程式 第６回 Ⅵ．１次元井戸型ポテンシャル問題：箱内の粒子 第７回 Ⅶ．表面しみ出し問題 第８回 Ⅷ．演算子について 第９回 Ⅸ．調和振動子 第１０回 Ⅹ．波動方程式の３次元拡張と周期的境界条件 第１１回 ⅩⅠ．水素型原子の波動関数 第１２回 ⅩⅡ．ｓｐ混成軌道 第１３回 ⅩⅢ．角運動量の量子化 第１４回 ⅩⅣ．電子のスピン 第１５回 ⅩⅦ．対称，反対称 |
| 事前・事後学修の内容 | |
| 事前学修の時間:120分/回 事後学修の時間:120分/回 |