到達目標
半期の授業であるため、波動力学（シュレーディンガー方程式と、波動関数の解釈）について理解することを目標にする。井戸型ポテンシャル、調和振動子、水素様原子といった具体的諸問題への適用について理解する。
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 |
| 量子力学の理解 | シュレーディンガー方程式、微分演算子、固有値の意味を理解できる。 | 教科書の記述を理解できる。簡単な一次元自由粒子の問題を理解できる。 | 教科書の文章は理解できるが、数式を理解できない。 |
| 量子力学の問題・課題解決 | 井戸型ポテンシャル、調和振動子など基本的な問題を解くことができる。 | 量子力学の諸問題について記述式の回答ができる。 | 問われている問題は理解できるが、適切にこたえることができない。 |
| 社会での応用の理解 | 量子力学が実用されている例を知っており、未学習者に説明できる。 | 社会での応用例を知っている。 | 何に応用されているかを理解していない。 |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
古典論からの移行をスムーズにするため、解析力学における古典的ハミルトニアンから導入する。実験事実から類推された初期量子力学のアイデアと、古典論には関連があり、決して量子力学が古典論と断絶した存在でないことを理解する。得られたシュレーディンガー方程式を、いくつかの簡単な場合について解き、その結果が実験事実と矛盾ないことを理解させる。
授業の進め方・方法:
教科書を中心に、適宜補足説明用のプリントや、数値シミュレーションを補助教材として用いる。適宜、理解の補助のためにレポート課題を課すことがある。期末に筆記試験を課す。課題と試験を合算して成績を算出する。
注意点:
できる限り古典論との対応を取り、論理的な必然性をもって量子力学が構成されることを理解してもらう。適宜、現代の技術に応用されている量子力学の例を紹介し、量子力学が現代社会に密接にかかわっていることを理解してもらう。
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 |
授業概要、光と物質の粒子性と波動性(1) |
シラバスの説明、ヤングの実験
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| 2週 |
光と物質の波動性と粒子性(2) |
光電効果、コンプトン効果
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| 3週 |
光と物質の波動性と粒子性(3) |
電子の粒子像と波動像 ・ボーアの原子模型
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| 4週 |
不確定性関係 |
不確定性関係
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| 5週 |
解析力学の基礎 |
解析力学（ラグランジアンの導入）
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| 6週 |
解析力学の基礎 |
解析力学（ハミルトニアンの導入）
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| 7週 |
量子力学の基礎 |
波動方程式、波動関数、演算子、シュレーディンガー方程式
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| 8週 |
量子力学の基礎 |
自由粒子のシュレーディンガー方程式と変数分離、1次元の自由粒子
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| 4thQ |
| 9週 |
量子力学の基礎 |
エネルギー準位と波動関数、古典論との対応、周期境界条件
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| 10週 |
1次元井戸型ポテンシャル |
1次元井戸型ポテンシャル
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| 11週 |
1次元井戸型ポテンシャル |
解の形質
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| 12週 |
1次元調和振動子 |
1次元調和振動子
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| 13週 |
水素原子 |
球対称ポテンシャルの扱い
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| 14週 |
発展 |
ブラ・ケットを用いた表現
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| 15週 |
学習のまとめ |
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| 16週 |
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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 | 発表 | 相互評価 | 態度 | ポートフォリオ | レポート | 合計 |
| 総合評価割合 | 160 | 0 | 0 | 0 | 0 | 40 | 200 |
| 基礎的能力 | 80 | 0 | 0 | 0 | 0 | 20 | 100 |
| 専門的能力 | 80 | 0 | 0 | 0 | 0 | 20 | 100 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |