量子論Ⅱ

量子力学の基本方程式であるシュレディンガー方程式を、井戸型ポテンシャル、１次元調和振動子、水素原子の電子軌道等の問題について解き、考察できるようになることを目標とする。

	理想的な到達レベルの目安	標準的な到達レベルの目安	単位取得可能レベルの目安(可)	未到達レベルの目安
評価項目1	井戸型ポテンシャル問題の最終解を求めることができる。	井戸型ポテンシャル問題の式や必要な条件を理解し、書くことができる。	井戸型ポテンシャル問題の基礎事項について理解できる。	井戸型ポテンシャル問題の基礎事項について理解できない。
評価項目2	１次元調和振動子問題の最終解を求めることができる。。	１次元調和振動子問題の式や必要な条件を理解し、書くことができる。	１次元調和振動子問題の基礎事項について理解できる。	１次元調和振動子問題の基礎事項について理解できない。
評価項目3	水素原子の電子軌道の最終解を求めることができる。	水素原子の電子軌道問題の式や必要な条件を理解し、書くことができる。	水素原子の電子軌道問題の基礎事項について理解できる。	水素原子の電子軌道問題の基礎事項について理解できない。

概要:

量子論の授業では数式が多く出てくるが、それらを丸暗記するのではなく、導出過程や最終式の意味等についても時間的に余裕を持って講義する。また、単元ごとに演習も取り入れながら、授業を進めてゆく。

授業の進め方・方法:

講義形式で授業を進める。井戸型ポテンシャル、1次元調和振動子、水素原子のような、解析的に解ける典型的な例を取り扱い、シュレディンガー方程式の解法について理解を深める。時には、学生を指名し、演習問題を黒板の前で解いてもらうこともある。

注意点:

数式が沢山出てくるが、特に高度な数学を使うわけでもない。最初の式から、最終結論までの流れをよく見極めて、理解を深めること。

		週	授業内容	週ごとの到達目標
前期
	1stQ
		1週	井戸型ポテンシャル　１	無限に深い１次元井戸型ポテンシャル問題の定式化を理解する。箱の中の粒子
		2週	井戸型ポテンシャル　２	各領域でのシュレディンガー方程式の解を求める。
		3週	井戸型ポテンシャル　３	境界条件を満たす解を求める。
		4週	１次元調和振動子　１	古典論及び量子論で１次元調和振動子を記述する。
		5週	１次元調和振動子　２	べき級数展開を用いた解放について学ぶ。
		6週	１次元調和振動子　３	べき級数展開を用いた解放を用いて、解を求める。
		7週	演習	井戸型ポテンシャル及び、１次元調和振動子について演習を行う。
		8週	中間試験
	2ndQ
		9週	水素原子の電子軌道　１	シュレディンガー方程式の変数分離について理解する。
		10週	水素原子の電子軌道　２	φ成分の解を求める。
		11週	水素原子の電子軌道　３	Θ成分の解を求める。
		12週	水素原子の電子軌道　４	原子単位について理解する。
		13週	水素原子の電子軌道　５	ラゲール多項式について理解する。
		14週	水素原子の電子軌道　６	動径波動関数の規格化を行う。
		15週	水素原子の電子軌道　７	全波動関数を求める。
		16週	演習	水素原子の電子軌道について演習を行う。

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	無機化学	主量子数、方位量子数、磁気量子数について説明できる。	3
専門的能力	分野別の専門工学	化学・生物系分野	無機化学	電子殻、電子軌道、電子軌道の形を説明できる。	3