到達目標
□ 特殊相対性原理を理解し、異なる慣性系での同時刻の概念について説明できる。
□ 質量とエネルギーの等価性について説明できる。
□ 電磁気学の4次元的定式化について説明できる。
□ 特殊相対論を具体的な問題に適用し、解くことができる。
□ 一般相対論と宇宙論の概要を説明できる。
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 | 特殊相対性原理を理解し、異なる慣性系での同時刻の概念について十分に説明できる。 | 特殊相対性原理を理解し、異なる慣性系での同時刻の概念について説明できる。 | 特殊相対性原理を理解し、異なる慣性系での同時刻の概念について説明できない。 |
| 評価項目2 | 質量とエネルギーの等価性について十分に説明できる。 | 質量とエネルギーの等価性について説明できる。 | 質量とエネルギーの等価性について説明できない。 |
| 評価項目3 | 電磁気学の4次元的定式化について十分に説明できる。 | 電磁気学の4次元的定式化について説明できる。 | 電磁気学の4次元的定式化について説明できない。 |
| 評価項目4 | 特殊相対論を応用的な問題に適用し、解くことができる。 | 特殊相対論を基本的な問題に適用し、解くことができる。 | 特殊相対論を基本的な問題に適用し、解くことができない。 |
| 評価項目5 | 一般相対論と宇宙論の概要を十分に説明できる。 | 一般相対論と宇宙論の概要を説明できる。 | 一般相対論と宇宙論の概要を説明できない。 |
学科の到達目標項目との関係
準学士課程 B-1
説明
閉じる
準学士課程 C
説明
閉じる
教育方法等
概要:
相対性理論(相対論)は現代物理学のみならず、全地球測位システム(GPS)など様々なテクノロジーに役立っている 。本科目では、特殊相対論の基礎的枠組み、および、その応用について学ぶ。重力を取り扱う一般相対論と宇宙論についても触れる予定である。
授業の進め方・方法:
座学
注意点:
実際の現象に即して、特殊相対論を理解できるように努める。物理I・II、応用物理Iの内容を復習すること。
授業計画
|
|
週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
空間と時間 |
古代の宇宙観について説明できる。
空間と時間の概念について数学的、物理的に説明できる。
|
| 2週 |
ニュートン力学とガリレイの相対性原理(1) |
運動の法則と慣性系について説明できる。
|
| 3週 |
ニュートン力学とガリレイの相対性原理(2) |
運動方程式の対称性について説明できる。
ガリレイの相対性原理について説明できる。
|
| 4週 |
アインシュタインの相対性原理(1) |
光とは何かについて説明できる。
特殊相対性原理について説明できる。
|
| 5週 |
アインシュタインの相対性原理(2) |
時計の同期化について説明できる。
時間と長さの相対性について説明できる。
|
| 6週 |
ローレンツ変換(1) |
ローレンツ変換について説明できる。
時空図と世界線について説明できる。
|
| 7週 |
ローレンツ変換(2) |
相対論的速度の変換を説明できる。
相対論的ドップラー効果を説明できる。
|
| 8週 |
中間試験 |
|
| 2ndQ |
| 9週 |
相対論的力学(1) |
相対論的運動方程式について説明できる。
4元速度について説明できる。
|
| 10週 |
相対論的力学(2) |
4元運動量とエネルギーの関係式について説明できる。
|
| 11週 |
相対論的力学(3) |
原子核の崩壊と結合エネルギーについて説明できる。
核分裂・核融合・粒子加速器実験について説明できる。
|
| 12週 |
電磁気学(1) |
電磁ポテンシャルについて説明できる。
|
| 13週 |
電磁気学(2) |
電磁場のテンソル表現について理解できる。
マクスウェル方程式の4次元的定式化が説明できる。
|
| 14週 |
一般相対論入門 |
等価原理と一般相対性原理について説明できる。
一般相対論における線素について説明できる。
アインシュタイン方程式について説明できる。
|
| 15週 |
ブラックホールと宇宙論 |
球対称な静的重力場(シュバルツシルト解)について説明できる。
一様等方な膨張宇宙(フリードマン解)について説明できる。
|
| 16週 |
定期試験 |
|
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 | 80 | 0 | 0 | 0 | 0 | 20 | 100 |
| 基礎的能力 | 20 | 0 | 0 | 0 | 0 | 10 | 30 |
| 専門的能力 | 40 | 0 | 0 | 0 | 0 | 10 | 50 |
| 分野横断的能力 | 20 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 20 |