量子力学

科目基礎情報

学校	香川高等専門学校	開講年度	令和06年度 (2024年度)
授業科目	量子力学
科目番号	7029	科目区分	専門 / 選択
授業形態	講義	単位の種別と単位数	学修単位: 2
開設学科	電子情報通信工学専攻（2023年度以前入学者）	対象学年	専2
開設期	後期	週時間数	後期:2
教科書/教材	工学系のための量子力学【第２版】　上羽　弘　著　森北出版
担当教員	清水 共

到達目標

古典力学の限界と，量子力学の必要性を理解する。
量子力学の定式化を理解する。
波動関数と固有値の意味を理解する。
不確定性原理を理解する。
自由粒子，井戸型ポテンシャルなどの例でシュレディンガー方程式を解くことができる。

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	古典力学の限界を知り、量子力学の必要性を理解する。	古典力学の限界を知る。	古典力学の限界を知らない。
評価項目2	シュレディンガー方程式の意味を理解する。	シュレディンガー方程式を書ける。	シュレディンガー方程式を書けない。
評価項目3	自由粒子、井戸型ポテンシャルなどの例で、シュレディンガー方程式を解くことができる。	自由粒子の例でシュレディンガー方程式を解くことができる。	自由粒子のシュレディンガー方程式を解くことができない。

教育方法等

概要:

古典力学の限界を知り量子力学の必要性を学び，量子力学の定式化を理解する。シュレディンガー方程式，波動関数，演算子と交換関係など量子力学の基本的概念を学ぶ。自由粒子，階段型ポテンシャル，井戸型ポテンシャルなど具体的な模型でシュレディンガー方程式を解き，波動関数と固有値などを理解する。

授業の進め方・方法:

授業形式は講述と演習を併用する。教科書に沿った内容で授業を行うが，理解に必要な内容については，適宜補足説明する。講義で学んだことは，さらに演習，レポートにより復習させ習熟度を高める。
事前学習：あらかじめ講義範囲を周知しますので予習をしておいてください。
事後学習：講義で演習課題等を課すので取り組んでください。

注意点:

試験 60%，演習30%，レポート10%の比率で評価する。
オフィスアワー：火曜日(放課後～17:00)

授業計画

		週	授業内容	週ごとの到達目標
後期
	3rdQ
		1週	理想気体の比熱	理想気体の比熱を知る。D1:1
		2週	空洞輻射と光量子	プランクの公式を知る。D1:1
		3週	光電効果と光量子	光電効果を知る。D1:1
		4週	光の粒子性と電子の波動性	光の粒子性と電子の波動性を知る。D1:1
		5週	ボーアの量子論	水素原子のエネルギー準位を求めることができる。D1:1
		6週	物質波と電子線回折	物質の波動性を知る。D1:1
		7週	シュレディンガー方程式	シュレディンガー方程式を知る。D1:1
		8週	波動関数	波動関数について知る。D1:1
	4thQ
		9週	固有関数と固有値	固有関数と固有値を知る。D1:1
		10週	不確定性原理	不確定性原理について知る。D1:1
		11週	自由粒子	自由粒子のシュレディンガー方程式を解く。D1:2
		12週	中心力場内の粒子	中心力場内の粒子に対して，シュレーディンガー方程式を知る。D1:2
		13週	周期境界条件	周期境界条件の場合に方程式を解く。D1:2
		14週	井戸型ポテンシャル	井戸型ポテンシャルのシュレディンガー方程式を解く。D1:2
		15週	階段型ポテンシャル	階段型ポテンシャルのシュレディンガー方程式を知る。D1:2
		16週	後期末試験	到達度を確認する。

評価割合

	試験	演習	レポート	合計
総合評価割合	60	30	10	100
基礎的能力	0	0	0	0
専門的能力	60	30	10	100
分野横断的能力	0	0	0	0