現代物理学

科目基礎情報

学校	津山工業高等専門学校	開講年度	令和05年度 (2023年度)
授業科目	現代物理学
科目番号	0114	科目区分	専門 / 選択
授業形態	講義	単位の種別と単位数	学修単位: 2
開設学科	総合理工学科(先進科学系)	対象学年	4
開設期	前期	週時間数	2
教科書/教材	教科書 プリント，参考書 原島鮮 著：力学Ⅱ（裳華房）の「特殊相対性理論」の章，内山龍雄 著：相対性理論（岩波全書）相原博昭 著：素粒子の物理（東京大学出版会），多田将 著：すごい宇宙講義（イースト・プレス）
担当教員	佐々井 祐二

到達目標

学習目的：特殊相対性理論の基礎として，ローレンツ変換や相対論的力学を理解し，関連する問題を解く。

到達目標：
１．ローレンツ変換を理解し，関連する問題を解く。
２．相対論的力学を理解し，関連する問題を解く。

ルーブリック

	優	良	可	不可
評価項目1	ローレンツ変換について，授業で取り扱うほとんどの問題の解答を作成できる。	ローレンツ変換について，授業で取り扱う基礎的な複合問題の解答を作成できる。	ローレンツ変換について，授業で取り扱う基礎的な問題の解答を作成できる。	左記に達していない。
評価項目2	相対論的力学について，授業で取り扱うほとんどの問題の解答を作成できる。	相対論的力学について，授業で取り扱う基礎的な複合問題の解答を作成できる。	相対論的力学について，授業で取り扱う基礎的な問題の解答を作成できる。	左記に達していない。

教育方法等

概要:

一般・専門の別：専門

学習の分野：物理

基礎となる学問分野：数物系科学／物理／物理一般

学習教育目標との関連：本科目は総合理工学科学習教育目標「③基盤となる専門性の深化」に相当する科目である。

授業の概要：現代物理学として本科目では，時空の概念を一変させた相対性理論の内，数学的にも取り扱いやすい特殊相対性理論を取り扱う。さらに，素粒子物理学と宇宙科学のトピックスについても焦点を当てる。

授業の進め方・方法:

授業の方法：講義形式の授業を進め，適宜，演習を行なう。演習では学生による解答の板書と解説を求める。課題レポートを課し，学生の理解度を確認しながら授業を進める。

成績評価方法：２回の定期試験成績を６０%（均等評価），平素の演習，レポートなどを４０%とする。成績不振者には補講と再試験を課して，６０点を上限に定期試験の成績を置換する。

注意点:

履修上の注意：本科目を選択した者は，学年の課程修了のために履修（欠課時間数が所定授業時間数の３分の１以下）が必須である。また，本科目は「授業時間外の学修を必要とする科目」である。当該授業時間と授業時間外の学修を合わせて，１単位あたり４５時間の学修が必要である。授業時間外の学修については，担当教員の指示に従うこと。

履修のアドバイス：教科書を良く復習すること。また課題レポートは期限までに必ず提出すること。事前に行う準備学習として，前回の課題に取り組むこと，および教科書に目を通し学習項目を把握しておくこと。

基礎科目：一般物理学(３年)，微分積分Ⅰ(２)，微分積分Ⅱ(３)，基礎微分方程式(３)
関連科目：量子科学(５年)，電磁気学(４)，解析力学(４)，物性物理(４)，数学科目

受講上のアドバイス：授業で扱う数式について，計算してよく理解すること。授業中にメール等の操作をしている場合
には退室してもらうことがある。授業開始25分以内であれば遅刻とし，遅刻３回で１欠課とする。

授業の属性・履修上の区分

履修選択

授業計画

		週	授業内容	週ごとの到達目標
前期
	1stQ
		1週	数学・物理科学プログラム以外：開講しない 数学・物理科学プログラム：ガイダンス	ガイダンス
		2週	マイケルソン・モーレーの実験	マイケルソン・モーレーの実験とその帰結について理解する。
		3週	特殊相対性理論の基本原理	事件，特殊相対性原理，光速度不変の原理について理解する。
		4週	ローレンツ変換	ローレンツ変換を導出する。
		5週	ローレンツ変換からの帰結	同時刻の相対性，ローレンツ収縮，動く時計の遅れについて理解する。
		6週	速度の合成	速度の合成式を導出する。
		7週	ローレンツ変換の幾何学的表示	世界線，光錐，ミンコフスキー時空を理解する。
		8週	前期中間試験（上記内容に関する）	60点以上のスコア
	2ndQ
		9週	前期中間試験の返却と解説	見直し
		10週	相対論的力学１	4元ベクトル，運動量，質量，力について理解する。
		11週	相対論的力学２	仕事，エネルギー，4元運動量について理解する。
		12週	運動方程式のローレンツ不変な形	ローレンツ不変な運動方程式，物質の消滅について理解する。
		13週	相対性理論の応用	相対性理論の我々の生活への応用には何があるか把握する。
		14週	素粒子物理学・宇宙物理学のトピックス	素粒子物理学・宇宙物理学のトピックスに触れる。
		15週	後期末試験（中間試験以降の内容）	60点以上のスコア
		16週	前期末試験の返却と解説	見直し

評価割合

	試験	発表	相互評価	態度	課題	その他	合計
総合評価割合	60	0	0	0	40	0	100
基礎的能力	30	0	0	0	20	0	50
専門的能力	30	0	0	0	20	0	50
分野横断的能力	0	0	0	0	0	0	0