到達目標
20世紀初頭、古典物理学では解釈のできない現象が次々と問題となり、これを解決するために何人もの天才がアイデアを出し、これらがまとまって、いわゆる量子論が誕生した。本講ではこのような歴史をふまえ、初学者が今後高度な量子論を専門分野で使用して行くための基礎知識を得ることを目標とする。
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 | 前期量子論の歴史的背景について理解できる。 | 前期量子論の歴史的背景をやや理解できる。 | 前期量子論の歴史的背景を理解できない |
| 評価項目2 | 前期量子論を数式を踏まえて理解できる。 | 前期量子論を数式を踏まえ、やや理解できる。 | 前期量子論を数式を踏まえて理解することができない。 |
| 評価項目3 | シュレディンガー方程式の成り立ちを理解できえる。 | シュレディンガー方程式の成り立ちをやや理解できる。 | シュレディンガー方程式の成り立ちを理解できない。 |
| 評価項目4 | 不確定性原理について理解できる。 | 不確定性原理についてやや理解できる。 | 不確定性原理について理解できない。 |
学科の到達目標項目との関係
JABEE (c)
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JABEE (d)
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学習・教育目標 C1
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学習・教育目標 C4
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学習・教育目標 C5
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学習・教育目標 C6
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教育方法等
概要:
量子論が科学技術にとって必要不可欠であることを、歴史的背景及び数式を踏まえて講義する。数学や物理学の分野で復習が必要となった際は、その都度復習の時間を取りながら授業を進める。
授業の進め方・方法:
講義形式で授業を進める。演習も適宜取り入れて授業を進める。
注意点:
必ずノートを取り、復習しながら理解を深めること。
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 |
前期量子論 １ |
黒体輻射について理解する。
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| 2週 |
前期量子論 ２ |
光電効果について理解する。
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| 3週 |
前期量子論 ３ |
水素原子のスペクトル、ラザフォードの原子モデルについて理解する。
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| 4週 |
前期量子論 ４ |
ボーアの水素原子モデルについて理解する。
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| 5週 |
前期量子論 ５ |
物質波について理解する。
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| 6週 |
前期量子論 ６ |
コンプトン効果について理解する。
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| 7週 |
演習 |
前期量子論に関する演習を行い、理解を深める。
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| 8週 |
中間試験 |
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| 4thQ |
| 9週 |
シュレディンガー方程式 １ |
波動方程式について理解する。
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| 10週 |
シュレディンガー方程式 ２ |
シュレディンガー方程式の導出について理解する。
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| 11週 |
シュレディンガー方程式 ３ |
シュレディンガー方程式の線形性について理解する。
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| 12週 |
シュレディンガー方程式 ４ |
変数分離について理解する。
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| 13週 |
シュレディンガー方程式 ５ |
自由粒子の量子論的取扱いについて理解する。
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| 14週 |
不確定性原理 |
不確定性原理の意味について理解する。
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| 15週 |
演習 |
シュレディンガー方程式に関する演習を行い、理解を深める。
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| 16週 |
期末試験 |
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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 |
| 専門的能力 | 分野別の専門工学 | 化学・生物系分野 | 物理化学 | ボーアの水素モデルを説明できる。 | 3 | |
| １次元波動方程式を解くことができる。 | 3 | |
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 | 100 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100 |
| 基礎的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 専門的能力 | 100 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |