量子力学

科目基礎情報

学校	松江工業高等専門学校	開講年度	令和08年度 (2026年度)
授業科目	量子力学
科目番号	0032	科目区分	専門 / 選択
授業形態	授業	単位の種別と単位数	学修単位: 2
開設学科	電子情報システム工学専攻	対象学年	専2
開設期	前期	週時間数	2
教科書/教材	参考書：日置善朗 著 「量子力学―その基本的な構成 」吉岡書店
担当教員	安達 裕樹

到達目標

（１）光と物質の波動性・粒子性、不確定性原理等の量子力学の基礎事項を説明できる。
（２）１次元自由粒子に関するシュレーディンガー方程式を立て、解くことができる。
（３）固有関数、固有値、固有関数の完全性について説明できる。

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	光と物質の波動性・粒子性、不確定性原理等の量子力学の基礎事項を的確に説明できる。	光と物質の波動性・粒子性、不確定性原理等の量子力学の基礎事項を説明できる。	光と物質の波動性・粒子性、不確定性原理等の量子力学の基礎事項を説明できない。
評価項目2	１次元自由粒子に関するシュレーディンガー方程式を立て、解くことができ、その結果から特徴を解説できる。	１次元自由粒子に関するシュレーディンガー方程式を立て、解くことができる。	１次元自由粒子に関するシュレーディンガー方程式を立て、解くことができない。
評価項目3	固有関数、固有値、固有関数の完全性について的確に説明できる。	固有関数、固有値、固有関数の完全性について説明できる。	固有関数、固有値、固有関数の完全性について説明できない。

学科の到達目標項目との関係

学習・教育到達目標（専攻科） S1 （電気・電子工学，制御工学，情報工学いずれかの分野を基礎として，他の分野を融合した境界領域の知識があり，創造的な技術者としての基礎学力がある。）

教育方法等

概要:

ミクロの世界に関する物理法則である量子力学を学ぶ。応用物４にて学習済みである内容も含まれるが、復習として再度取り上げる。
光と物質の波動性・粒子性を取り上げ、二重性について講義する。１次元自由粒子を題材に、シュレーディンガー方程式を立て解く道筋を講義する。代表的な１次元ポテンシャルに関してシュレーディンガー方程式を立て、その解について講義する。ポテンシャルによる散乱、トンネル効果に関し講義する。解いた固有関数、固有値、固有関数の完全性について講義する。調和振動子ポテンシャル中の運動について講義する。

授業の進め方・方法:

予習：特に必要ありません。復習をしっかりしてください。
授業：新しく出てきた用語、方程式の意味・概念を、授業中にしっかり掴む。
復習：教科書を読み、教科書に沿って重要公式の導出を、自分の手を動かしてする。またレポート課題を通じて内容を把握する。

注意点:

成績は、試験点を80点、レポート課題を20点とした合計100点満点で評価する。
・合格基準　　60点以上(100点満点)を合格とする
・再評価試験・追認試験 実施しない。

授業計画

		週	授業内容	週ごとの到達目標
前期
	1stQ
		1週	光の波動性と粒子性に関する講義を行う。	光の波動性と粒子性について理解できる。
		2週	物質の波動性に関する講義を行う。	物質の波動性について理解できる。
		3週	一般化座標、ラグランジアン、一般化運動量、ハミルトニアンに関する講義を行う。	一般化座標、ラグランジアン、一般化運動量、ハミルトニアンについて理解できる。
		4週	時間を含むシュレーディンガー方程式、時間を含まないシュレーディンガー方程式に関する講義を行う。	時間を含むシュレーディンガー方程式、時間を含まないシュレーディンガー方程式について理解できる。
		5週	波動関数の解釈、測定による状態の変化について講義する。	波動関数の解釈、測定による状態の変化について理解できる。
		6週	井戸型ポテンシャルの解について講義する。	井戸型ポテンシャルの解について理解できる。
		7週	井戸型ポテンシャルの特徴について講義する。	井戸型ポテンシャルの特徴について理解できる。
		8週	ポテンシャルの山への衝突による反射・透過について講義する。	ポテンシャルの山への衝突による反射・透過について理解できる。
	2ndQ
		9週	確率密度、確率流密度、確率の保存について講義する。	確率密度、確率流密度、確率の保存について理解できる。
		10週	階段型ポテンシャルについて講義する。	階段型ポテンシャルについて理解できる。
		11週	エーレンフェストの定理について講義する。	エーレンフェストの定理について理解できる。
		12週	調和振動子の固有状態について講義する。	調和振動子の固有状態について理解できる。
		13週	エルミート多項式について講義する。	エルミート多項式について理解できる。
		14週	演算子と交換関係、固有状態、固有値について講義する。	演算子と交換関係、固有状態、固有値について理解できる。
		15週	期末試験	これまで授業内容を自分が理解できていることを示すことができる。
		16週	試験解説、まとめ	これまでの学習内容をより深く理解することができる。

評価割合

	試験	授業課題	合計
総合評価割合	80	20	100
基礎的能力	80	20	100
専門的能力	0	0	0
分野横断的能力	0	0	0