電子物性基礎(2136)

科目基礎情報

学校	八戸工業高等専門学校	開講年度	平成29年度 (2017年度)
授業科目	電子物性基礎(2136)
科目番号	0141	科目区分	専門 / 必修
授業形態	講義	単位の種別と単位数	学修単位: 1
開設学科	_電気情報工学科	対象学年	5
開設期	前期	週時間数	1
教科書/教材	グラフィック講義　量子力学の基礎／和田純夫著／サイエンス社
担当教員	中村 嘉孝

到達目標

　原子の質量、原子の大きさ、電子の粒子性と波動性、を説明できる。ポテンシャル中の粒子の波動関数とエネルギー固有値や透過率を計算できる。

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
	原子の質量、原子の大きさ、電子の粒子性と波動性、をほぼ完全に説明でき、実際の現象とほぼ完全に関連づけることができる	原子の質量、原子の大きさ、電子の粒子性と波動性、を説明できる	原子の質量、原子の大きさ、電子の粒子性と波動性、を説明できない
	ポテンシャル中の粒子の波動関数とエネルギー固有値や透過率をほぼ完全に計算でき、実際の現象とほぼ完全に関連づけることができる	ポテンシャル中の粒子の波動関数とエネルギー固有値や透過率を計算できる	ポテンシャル中の粒子の波動関数とエネルギー固有値や透過率を計算できない

教育方法等

概要:

　本学科の教育目標は電気現象を物理的側面から理解し、さらに数学的に解釈できる事を目標にしています。本科目は、電気電子情報分野でかかせない電子、原子などを理解する事が目標。電子は粒子であり波でもある。波とはどういう事かと言うと、電子は同時に場所Aにも場所Bにも存在する状態がある。つまり、複数の状態が共存している（状態の重ね合わせと言う）。この共存の様子を表すものが波（波動関数）である。この原理を応用した例として量子計算機がある。古典計算機は１あるいは０の状態を使って計算。量子計算機は１の状態も０の状態も同時に共存している状態（１でもあり０でもある状態）、つまり、状態の重ね合わせを使って計算する。量子計算の為には量子力学は必須。

授業の進め方・方法:

　電子物性基礎とは何か？何を学ぶのか？我々の住む宇宙とは？並行宇宙は存在するか？光の波動性から粒子性への歴史的展開、電子の粒子性から波動性への歴史的展開、電子の波の性質を表す波動関数の求め方を解説。

注意点:

　本学科の教育目標は電気現象を物理的側面から理解し、さらに数学的に解釈できる事を目標にしています。本科目は、電気電子情報分野でかかせない電子、原子などを理解する事が目標。電子は粒子であり波でもある。波とはどういう事かと言うと、電子は同時に場所Aにも場所Bにも存在する状態がある。つまり、複数の状態が共存している（状態の重ね合わせと言う）。この共存の様子を表すものが波（波動関数）である。この原理を応用した例として量子計算機がある。古典計算機は１あるいは０の状態を使って計算。量子計算機は１の状態も０の状態も同時に共存している状態（１でもあり０でもある状態）、つまり、状態の重ね合わせを使って計算する。量子計算の為には量子力学は必須。

授業計画

		週	授業内容	週ごとの到達目標
前期
	1stQ
		1週	ガイダンス　（なぜ電子物性基礎を学ぶのか？原子の質量、大きさを決めているものは？）
		2週	物理学の歴史、光の波動性と粒子性　（光とは何？どのように理解されてきたのか？）
		3週	ド・ブロイ波　（電子は複数の場所に共存する？電子は粒子であり波でもある？）
		4週	ボルンの規則　（電子の二重スリットの実験（外村氏の実験）とは？発見確率とは？）
		5週	シュレーディンガー方程式　（電子は波、その波を表す波動方程式とは？）
		6週	無限井戸型ポテンシャル中の電子　（電子のエネルギーは、なぜ離散的に？）
		7週	トンネル効果（電子がポテンシャルの壁を透過する確率は？）
		8週	到達度試験
	2ndQ
		9週
		10週
		11週
		12週
		13週
		14週
		15週
		16週

評価割合

	試験	レポート	合計
総合評価割合	80	20	100
基礎的能力	0	0	0
専門的能力	80	20	100
分野横断的能力	0	0	0