三重大学ウェブシラバス

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科目の基本情報

開講年度	2023 年度
開講区分	工学部電気電子工学科／総合工学科電気電子工学コース・専門教育

受講対象学生	学部(学士課程) : 3年次工学部電気電子コース及び物理工学科固体物理学I振り替え科目
選択・必修	必修学科必修
授業科目名	物性物理学I
	ぶっせいぶつりがくI
	Solid State Physics I
単位数	2 単位
ナンバリングコード	EN-PHYS-3

開放科目	非開放科目
開講学期	前期
開講時間	金曜日 1, 2時限
授業形態	対面授業 * 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「ハイブリッド授業」・・・「対面授業」と「オンライン授業」を併用した授業「オンデマンド授業」・・・動画コンテンツの配信等によって実施する授業
開講場所
担当教員	内海裕洋(工学部)
担当教員	Yasuhiro Utsumi
SDGsの目標
連絡事項	SDGsの目標を追加しました（2021.2.24 松井）。 * 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

学修の目的と方法

授業の概要	比熱、オームの法則、磁性といった、材料物質の巨視的な振る舞いを，多数の原子や電子の運動として，微視的な立場から記述し理解するのが物性物理学である。物性物理学は量子力学や統計物理学を基礎とし、半導体デバイス材料や磁気記憶媒体などの研究の理論的基礎をあたえる学問である。
学修の目的	本講義では物質の巨視的性質を説明する物性物理学を，量子力学および量子統計力学の基本から学び、研究開発の現場において主体的にとりくむための土台となる学力を身につけることを目的とする。
学修の到達目標	物性物理の考え方を、フェルミ統計，固体のバンド理論等の導出を含めて丁寧に説明する。さらに適宜課題を通して、物性物理の考え方の基本を身につけることを目的とする。
ディプロマ・ポリシー	○ 学科・コース等の教育目標　多面的な思考能力と素養：日本や世界各国の種々の時代や地域には、多様な考え方が存在していることを学び、様々な立場から互いの意見を尊重して相互に理解できる。【認知的領域】　技術者倫理：電気電子工学の基礎知識を身につけ、科学技術が社会や自然環境に及ぼす影響を理解し、責任ある技術者として行動できる。【情意的領域】　基礎知識と専門知識：数学、自然科学、情報技術、並びに電気電子工学に関する基礎及び専門知識を修得し、それらの知識を応用できる。【認知的領域】　デザイン能力・ものづくり能力：電気電子工学の基礎と専門知識を基にして、関連した情報の収集を図り、課題を解決する手法を提案でき、それに基づいて「ものづくり」を行える。【技能表現領域】　コミュニケーション能力：実験した内容や考察した内容、調査した内容を図、表等を利用して文書により表現し、他人に説明できる能力、討論を行える。専門とする分野の英語で書かれた文献について理解し、説明できる。【技能表現領域】　自主的継続的学習能力：電気電子工学に関連する種々の分野に関心を持ち、未知な分野が広がっていることを感じて、自主的、継続的な学習が必要であることを認識できる。【情意的領域】　制約下での仕事の推進・統括：電気電子工学分野の基礎に関する与えられた課題または自ら設定した課題について、計画的に物事を進め、期限までにまとめて報告書を提出できる。【認知的領域】 ○ 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「感じる力」15％、「考える力」70％、「コミュニケーション力」15％ ○ JABEE 関連項目
成績評価方法と基準	簡単な授業内容まとめレポート50％及び試験等複数回課す学習内容に応じたレポート50％
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	レポートの出来具合を見ながら、学習内容に工夫を凝らしたい。アンケート結果は次年度の講義に生かす
教科書	キッテル「固体物理学入門」　上下（宇野他訳、丸善）
参考書	アシュクロフト, マーミン「固体物理の基礎　上下I・II」（松原武生, 町田一成訳、吉岡書店）
オフィスアワー	特に指定はしませんが、あらかじめMoodle等でアポイントメントをとってください。
受講要件
予め履修が望ましい科目	熱力学（基礎物理学IIIA）、統計力学、量子力学I
発展科目	物性物理学II
その他

授業計画

MoodleのコースURL

キーワード	物質の凝集機構、結晶構造、固体の比熱、自由電子論、バンド理論
Key Word(s)	Binding Mechanism of Crystal, Thermal Properties of Crystal, Free Electron Ferimi Gas, Band theory
学修内容	第1回量子力学の復習：調和振動子・原子軌道第2回量子統計力学の復習：グランドカノニカル分布、Fermi統計・Bose統計、Bose-Einstein凝縮第3回格子振動と固体の比熱：Einsteinモデル第4回格子振動と固体の比熱：Debyeモデル第5回真空中の電磁場と熱放射の量子論第6回物質の凝集機構（イオン結晶・共有結合など）第7回物質の凝集機構（分子間力・水素結合など）第8回金属のDrude理論：電気伝導第9回金属のDrude理論：熱伝導第10回 Sommerfeld理論と電子比熱第11回　固体のバンド理論：Blochの定理第12回　固体のバンド理論：ほとんど自由な電子モデル第13回　固体のバンド理論：強結合モデル第14回　固体のバンド理論：金属・半導体・バンド絶縁体第15回　スピンと磁性体
事前・事後学修の内容	授業では、電磁気学、熱力学、統計力学及び量子力学の基礎知識が前提としますが、適宜、復習を行います。
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