到達目標
1. 物質の結晶構造の記述方法を理解する
2. 格子振動と熱的性質の関係を理解する
3. 電子のエネルギーバンドと電気伝導の関係を理解する
4. 物質における電磁気学を理解する
ルーブリック
| 理想的な到達レベルの目安 | 標準的な到達レベルの目安 | 未到達レベルの目安 |
| 評価項目1 | 物質における波動現象を詳細に記述できる | 物質における波動現象を理解できる | 物質における波動現象を理解できない |
| 評価項目2 | 物質における電子のエネルギーバンドの概念を詳細に説明できる | 物質における電子のエネルギーバンドの概念を説明できる | 物質における電子のエネルギーバンドの概念を説明できない |
| 評価項目3 | 固体の伝導現象を詳細に説明できる | 固体の伝導現象を説明できる | 固体の伝導現象を説明できない |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
私たちが普段手にしているコンピュータやスマートフォンなどの電子機器は，半導体を中心とする固体物理学の発展によって成り立っています．この講義では，物質の構成要素である原子や電子の性質を読み解くことで，その集合体である固体の記述方法を学び，結果として現れる電気的，熱的性質の基礎を理解します．
授業の進め方・方法:
講義では適宜プリントを配布し，演習問題を考えながら話を進めます．また，定期的に英語で記述されたレポート課題を課します．
注意点:
本講義は物性物理を題材として，数学，物理（力学，電磁気学）などの工学系基礎科目の実力向上を目指しています．各題材で用いた基礎科目の復習を必ずして下さい．
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
古典力学と単振動 |
単振動の運動方程式の解法およびその性質を理解する
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| 2週 |
波動現象 |
波動および連成振動を理解する
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| 3週 |
格子振動 |
格子振動による波動の性質を理解する
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| 4週 |
フォノン |
量子統計の基礎を理解する
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| 5週 |
固体の熱的性質 |
格子振動から比熱，熱膨張を理解する
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| 6週 |
熱伝導 |
フォノン熱伝導を理解する
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| 7週 |
（中間試験） |
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| 8週 |
量子力学の基礎 |
アインシュタイン－ド・ブロイの関係式を理解する
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| 2ndQ |
| 9週 |
自由電子とエネルギーバンド |
自由電子のエネルギーバンドを理解する
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| 10週 |
バンドギャップ |
周期ポテンシャルによりバンドギャップが生じることを理解する
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| 11週 |
電子統計 |
フェルミ-ディラック分布関数を理解する
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| 12週 |
エネルギーバンドと電気的性質 |
エネルギーバンドから導体と絶縁体の区別を理解する
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| 13週 |
電気伝導 |
散乱により固体の電気的性質を理解する
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| 14週 |
熱電現象 |
熱(温度差)と電気の関係を理解する
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| 15週 |
（期末試験） |
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| 16週 |
総復習 |
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評価割合
| 試験 | 発表 | 相互評価 | 態度 | ポートフォリオ | その他 | 合計 |
| 総合評価割合 | 60 | 0 | 0 | 0 | 0 | 40 | 100 |
| 基礎的能力 | 40 | 0 | 0 | 0 | 0 | 10 | 50 |
| 専門的能力 | 20 | 0 | 0 | 0 | 0 | 20 | 40 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 10 | 10 |