量子力学

科目基礎情報

学校 沼津工業高等専門学校 開講年度 平成29年度 (2017年度)
授業科目 量子力学
科目番号 0009 科目区分 専門 / 選択
授業形態 授業 単位の種別と単位数 学修単位: 2
開設学科 環境エネルギー工学コース 対象学年 専2
開設期 前期 週時間数 2
教科書/教材 参考書として「量子力学講義」(小川哲生著,サイエンス社),「シュレーディンガー方程式の解き方教えます」(清水清孝著,共立出版)
担当教員 駒 佳明

到達目標

1. 典型的な1次元ポテンシャルに対するシュレディンガー方程式を解くことができる。 2. 波動関数を用いて確立解釈と基本的な物理量の期待値の計算ができる。3. 量子力学の実験的証拠や,工業技術に応用されている例を挙げることができる。(B1-4)

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
1. 典型的な1次元ポテンシャルに対するシュレディンガー方程式を解くことができる。やや応用的な場合についても,シュレディンガー方程式をたてることができ,解いて波動関数とエネルギーを求めることができる。基礎的な場合について,シュレディンガー方程式をたてることができ,方程式を解いて波動関数とエネルギーを求めることができる。シュレディンガー方程式をたてることができない。
2. 波動関数を用いて確立解釈と基本的な物理量の期待値の計算ができる。やや応用的な場合についても,波動関数を用いて物理量の期待値の計算ができる。基礎的な場合について,波動関数を用いて物理量の期待値の計算ができる。波動関数を用いた期待値の計算方法を知らない。
3. 量子力学の実験的証拠や,工業技術に応用されている例を挙げることができる。(B1-4)工業技術に応用されている例を挙げることができ,量子力学の観点で説明できる。実験的証拠の例を知っている。 工業技術に応用されている例を挙げることができる。実験的証拠の例を知らない。 工業技術に応用されている例を知らない。

学科の到達目標項目との関係

実践指針 (B1) 説明 閉じる
実践指針のレベル (B1-4) 説明 閉じる
【プログラム学習・教育目標 】 B 説明 閉じる

教育方法等

概要:
原子や分子のようなミクロの世界の理解がすすんだことが,現代の科学技術の発展の背景にある。本講義ではミクロな世界を記述する基礎理論である量子力学の初歩を学び,将来の科学技術に役立てることを目指す。
授業の進め方・方法:
授業は講義および演習を中心に行う。講義中は集中して聴講するとともに,積極的に演習に取り組むこと。
注意点:
1.試験や課題レポート等は、JABEE 、大学評価・学位授与機構、文部科学省の教育実施検査に使用することがあります。
2.授業参観される教員は当該授業が行われる少なくとも1週間前に教科目担当教員へ連絡してください。
3.期末試験(70%),課題レポート(30%)の割合で評価する。授業目標3(B1-4)が標準基準(6割)以上で,かつ前期末試験が100点を満点とした場合の60点以上の場合に合格とする。評価基準については、成績評価基準表による。

授業計画

授業内容 週ごとの到達目標
前期
1stQ
1週 ガイダンス 量子力学の必要性
2週 前期量子論 光の粒子性
3週 前期量子論 物質の波動性
4週 シュレーディンガー方程式 対応原理による導出
5週 シュレーディンガー方程式 箱の中の自由粒子,状態と波動関数,期待値
6週 シュレーディンガー方程式 水素原子
7週 不確定性原理 観測問題,交換関係
8週 古典力学との対応 エーレンフェストの定理,ガウス波束
2ndQ
9週 一次元矩形ポテンシャル 波動関数の接続
10週 束縛問題 一次元井戸型ポテンシャル(1)
11週 束縛問題 一次元井戸型ポテンシャル(2)
12週 束縛問題 一次元調和振動子(1)
13週 束縛問題 一次元調和振動子(2)
14週 散乱問題 ポテンシャル障壁(1)
15週 散乱問題 ポテンシャル障壁(2)
16週 試験

モデルコアカリキュラムの学習内容と到達目標

分類分野学習内容学習内容の到達目標到達レベル授業週

評価割合

試験レポート相互評価態度ポートフォリオその他合計
総合評価割合70300000100
基礎的能力70300000100
専門的能力0000000
分野横断的能力0000000