応用物理学特論

科目基礎情報

学校	富山高等専門学校	開講年度	平成27年度 (2015年度)
授業科目	応用物理学特論
科目番号	0006	科目区分	専門 / 必修
授業形態	授業	単位の種別と単位数	学修単位: 2
開設学科	制御情報システム工学専攻	対象学年	専1
開設期	前期	週時間数	2
教科書/教材	「量子力学・統計力学入門」星野公三・岩松雅夫 共著（裳華房）
担当教員	大竹 由記子

到達目標

量子力学と統計力学の基本的概念を理解し，問題を数学的に解いて，得られた結果を物理的に考察できるようにする．

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
評価項目2
評価項目3

学科の到達目標項目との関係

JABEE (B1) 基準(c)相当 （工学分野における諸現象のしくみを数学的・物理学的に理解できる）

教育方法等

概要:

物理学および物理学を基礎とする工学の種々の分野（半導体等固体物性工学，レーザー技術，低温技術 等）で応用されていて，現代物理学の基礎として重要な量子力学と統計力学について，基本的な概念や原理を数学的に定式化し，応用例を含めながら量子力学および統計力学の基本的な知識を習得する．

授業の進め方・方法:

筆記用具を持参すること．疑問点があったら，その場ですぐ質問すること．なお，授業計画は，学生の理解度に応じて変更する場合がある．

注意点:

定期試験60点，レポートなど40点とし，合計60点以上を合格とする．

授業計画

		週	授業内容	週ごとの到達目標
前期
	1stQ
		1週	光と物質の波動性と粒子性	この科目の授業計画・評価方法を知っている． コンプトン散乱，光量子仮説，ド・ブロイの物質波，二重スリットの実験について説明できる．
		2週	量子力学の体系Ⅰ	波動関数，エルミート演算子，交換関係，シュレーディンガー方程式について説明できる．
		3週	量子力学の体系Ⅱ	重ね合わせの原理，不確定性関係について説明できる．
		4週	シュレーディンガー方程式の解法Ⅰ	シュレーディンガー方程式を解いて，無限井戸型ポテンシャル内の粒子の存在確率が求められる．
		5週	シュレーディンガー方程式の解法Ⅱ	シュレーディンガー方程式を解いて，井戸型ポテンシャル内の粒子の存在確率が求められる．
		6週	シュレーディンガー方程式の解法Ⅲ	シュレーディンガー方程式を解いて，階段型ポテンシャルに入射した高エネルギー粒子ビームの透過率・反射率が求められる．
		7週	シュレーディンガー方程式の解法Ⅳ	シュレーディンガー方程式を解いて，階段型ポテンシャルに入射した低エネルギー粒子ビームの透過率・反射率が求められる．
		8週	シュレーディンガー方程式の解法Ⅴ	調和振動子のシュレーディンガー方程式の解法が説明できる． 調和振動子のエネルギー固有値を知っている．
	2ndQ
		9週	統計力学Ⅰ	エントロピーなど，熱力学的諸量が説明できる． 熱力学ポテンシャルの全微分を，ルジャンドル変換を用いて導出できる．
		10週	統計力学Ⅱ	ボルツマンの原理が説明できる． 古典的3次元自由粒子N個からなる系について，ミクロカノニカル集合の方法により，エントロピー，平均エネルギー，比熱を求められる．
		11週	統計力学Ⅲ	量子論的3次元自由粒子N個からなる系について，ミクロカノニカル集合の方法により，エントロピー，平均エネルギー，比熱を求められる．
		12週	統計力学Ⅳ	カノニカル集合の方法について説明できる． 古典的3次元自由粒子N個からなる系について，カノニカル集合の方法により，状態方程式を求められる．
		13週	統計力学Ⅴ	量子論的3次元自由粒子N個からなる系について，カノニカル集合の方法により，状態方程式を求められる．
		14週	統計力学Ⅵ	古典的・量子論的1次元調和振動子N個からなる系について，カノニカル集合の方法により，平均エネルギー・比熱が求められる．
		15週	期末試験	1~14週で扱った問題の類題が解ける．
		16週	答案返却	期末試験の解答を知る． 成績評価を確認する．

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	60	0	0	0	0	40	100
基礎的能力	0	0	0	0	0	0	0
専門的能力	60	0	0	0	0	40	100
分野横断的能力	0	0	0	0	0	0	0