到達目標
１．物理的な系の状態が波動関数によって表され，物理量は演算子によって表されることを理解できる。
２．1次元ポテンシャル問題に対してエネルギー固有状態とエネルギー固有値を求めることができる。
３．物理量の非可換性と不確定性関係の関係を理解できる。
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(A-1) | 波動関数が何を表しているか理解でき，物理量の観測値が演算子の固有値であることを理解している。 | 量子力学における系の状態は波動関数により表され，物理量は演算子により表されることを理解している。 | 波動関数が何を表しているかわからない。 |
| 評価項目2(A-1) | １次元井戸型ポテンシャルにたいして，エネルギー固有値・固有状態を求めることができ，いくつかの物理量の期待値も求めることができる。 | １次元井戸型ポテンシャルにたいして，エネルギー固有値・固有状態を求めることができる。 | 1次元井戸型ポテンシャルに対して，エネルギー固有関数を求められない。 |
| 評価項目3(A-1) | 不確定性関係を物理量の交換関係から導くことができる。 | 不確定性関係は物理量の非可換性と関係があることを知っている。 | 不確定性関係とは何か知らない。 |
学科の到達目標項目との関係
学習・教育到達度目標 (生産システム工学専攻の教育目標)
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学習・教育到達度目標 (専攻科の教育目標)
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JABEE A-1
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JABEE基準 (c)
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教育方法等
概要:
原子や電子などミクロな対象は量子力学で記述される。本講義を通して量子力学の基本的な考え方を知り，具体的な例を通して，その考え方に慣れることを目標とする。
授業の進め方・方法:
具体的な問題に取り組みながら，量子力学に固有の考え方に慣れることを目標にする。授業時間以外に課題に取り組む。
注意点:
・教育プログラムの学習・教育到達目標の各項目の割合はA-1(100%)とする．
・自学自習時間(60時間)ついては，日常の授業(30時間)のための予習復習，レポート課題の解答作成時間，試験のための学習時間を総合したものとする．
・評価については，合計点数が60点以上で単位修得となる．その場合，各到達目標項目の到達レベルが標準以上であること，教育プログラムの学習・教育到達目標の各項目を満たしたことが認められる．
・抽象的で数学的な議論が多くなるので，自分で手を動かして具体例を扱うことが大切である。
・試験６０％，レポート４０％にて評価する。
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
量子力学のおこり(1) |
古典力学では説明できない現象の具体例をあげることができる。
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| 2週 |
量子力学のおこり(2) |
光や粒子性と波動性について，基礎となる実験事実を指摘できる。
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| 3週 |
量子力学のおこり(3) |
ド・ブロイ波によって説明できる現象を指摘できる。
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| 4週 |
系の状態(1) |
系の状態が波動関数によって表され，波動関数の確率解釈を理解できる。
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| 5週 |
系の状態(2) |
重ね合わせの原理を理解できる。
光子の偏光状態を量子力学的に扱うことができる。
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| 6週 |
物理量と演算子(1) |
物理量がエルミート演算子で表されることを知り，特定の観測値を得る確率も求めることができる。
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| 7週 |
物理量と演算子(2) |
与えられた状態における位置や運動量などの物理量の期待値を求めることができる。
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| 8週 |
物理量と演算子(3) |
物理量を測定した場合，その直後の系の状態がどうなるか述べることができる。
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| 4thQ |
| 9週 |
物理量と演算子(4) |
不確定性関係を交換関係から導くことができる。
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| 10週 |
シュレーディンガー方程式 |
波動関数の時間発展はシュレーディンガー方程式に従っていることを知る。
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| 11週 |
1次元ポテンシャル問題(1) |
束縛状態ではエネルギー固有値が離散的になることを理解できる。
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| 12週 |
1次元ポテンシャル問題(2) |
井戸型ポテンシャルに対してエネルギー固有値および固有状態を求めることができる。
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| 13週 |
1次元ポテンシャル問題(3) |
ポテンシャル障壁による散乱における反射係数・透過係数を求めることができる。
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| 14週 |
1次元ポテンシャル問題(4) |
トンネル効果やα崩壊が量子力学的な観点から理解できる。
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| 15週 |
期末試験 |
これまで学んだ内容について，試験で確認する。
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| 16週 |
角運動量 |
量子力学における角運動量の扱い方を理解できる。また，スピン自由度の存在を知る。
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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 | 合計 |
| 総合評価割合 | 60 | 40 | 100 |
| 基礎的能力 | 60 | 30 | 90 |
| 専門的能力 | 0 | 5 | 5 |
| 分野横断的能力 | 0 | 5 | 5 |