到達目標
1) 結晶の成り立ちと空間格子について十分に理解できる。
2) 1次元格子モデルを用いた格子振動について十分に理解できる。
3) 固体の比熱と熱伝導について正確に説明できる。
4) 古典論を用いた金属の電子伝導の理論について正確に説明できる。
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 | 最低レベルの目安(可) |
| 評価項目1 | 結晶の成り立ちと空間格子について十分に理解し、説明できる。 | 結晶の成り立ちと空間格子について説明できる。 | 結晶の成り立ちと空間格子について理解できる。 |
| 評価項目2 | 1次元格子モデルを用いた格子振動について十分に理解し、説明できる。 | 1次元格子モデルを用いた格子振動について説明できる。 | 1次元格子モデルを用いた格子振動について理解できる。 |
| 評価項目3 | 固体の比熱と熱伝導について正確に理解し、説明できる。 | 固体の比熱と熱伝導について説明できる。 | 固体の比熱と熱伝導について理解できる。 |
| 評価項目4 | 古典論を用いた金属の電子伝導の理論について正確に理解し、説明できる。 | 古典論を用いた金属の電子伝導の理論について説明できる。 | 古典論を用いた金属の電子伝導の理論について理解できる。 |
学科の到達目標項目との関係
JABEE (c)
説明
閉じる
JABEE (d)
説明
閉じる
JABEE (e)
説明
閉じる
教育方法等
概要:
今後の科学技術の発展のためには新しい機能性を持った新材料の開発が必要不可欠であり、その開発のためには固体物理学の基礎知識は欠かすことができない。この授業では、初等的な量子力学と古典的な固体物理学の基礎知識の習得を目的とする。
授業の進め方・方法:
教科書をベースに丁寧な解説をしていく。授業内容としては、物性の古典論から初等量子論までとする。
注意点:
参考資料なども使いながら説明をしていくので、ノートをとりながら聴講すること。
授業計画
|
|
週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
授業計画の説明
結晶の結合力 |
結合に関与している力の種類について理解できる。イオン結合、共有結合について理解できる。
|
| 2週 |
結晶の結合力
空間格子 |
金属結合、ファン・デル・ワールス結合について理解できる。格子定数、単位格子、空間格子内の原子の位置について理解できる。
|
| 3週 |
格子方向と格子面
ブラベー格子 |
格子方向、格子面のミラー指数の決め方、ミラー面が表す格子面について理解できる。ブラベー格子について理解できる。
|
| 4週 |
代表的な結晶構造 |
体心立方格子、面心立方格子、塩化ナトリウム構造、六方最密構造、ダイヤモンド構造、閃亜鉛鉱構造について理解できる。
|
| 5週 |
X線回折と結晶構造
同種原子からなる1次元格子振動 |
ブラッグの回析条件について理解できる。1次元格子の平衡状態と平衡状態からの各原子の変位について理解できる。
|
| 6週 |
同種原子からなる1次元格子振動
2種類の原子からなる1次元格子振動 |
１次元格子振動における分散関係について理解できる。質量の異なる2種類の原子からなる1次元格子振動について理解できる。
|
| 7週 |
2種類の原子からなる1次元格子振動
格子振動の量子化 |
2種類の原子からなる1次元格子振動における分散関係について理解できる。フォノン、フォトン、プランク分布について理解できる。
|
| 8週 |
固体の比熱 |
固体の比熱に関する古典論、アインシュタインの理論、デバイの理論について理解できる。
|
| 4thQ |
| 9週 |
後期中間試験 |
試験成績60点以上
|
| 10週 |
試験答案の返却及び解説
固体の熱伝導 |
熱伝導における格子振動と自由電子の役割について理解できる。
|
| 11週 |
自由電子
ドリフト速度、緩和時間、移動度 |
金属中の自由電子の動きについて理解できる。電界中の自由電子の動き、電子の電界方向の速度成分の時間的変化について理解できる。
|
| 12週 |
ドリフト速度、緩和時間、移動度
合成緩和時間、合成抵抗率 |
電子の移動度、電流密度と導電率、抵抗率の関係について理解できる。金属の抵抗率の温度依存性について理解できる。
|
| 13週 |
物質の粒子性と波動性
不確定性原理
シュレディンガーの波動方程式 |
プランクのエネルギーの量子化説、アインシュタインの光量子説について理解できる。ハイゼンベルグの不確定性原理について理解できる。シュレディンガーの波動方程式について理解できる。
|
| 14週 |
井戸型ポテンシャル
トンネル効果
水素原子 |
シュレディンガーの波動方程式の応用例として、井戸型ポテンシャル、1次元ポテンシャル障壁（トンネル効果）、水素原子中の電子について理解できる。
|
| 15週 |
学年末試験 |
試験成績60点以上
|
| 16週 |
試験答案の返却及び解説 |
|
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 |
| 専門的能力 | 分野別の専門工学 | 電気・電子系分野 | 電子工学 | 結晶、エネルギーバンドの形成、フェルミ・ディラック分布を理解し、金属と絶縁体のエネルギーバンド図を説明できる。 | 5 | 後1,後2,後3,後4 |
| 金属の電気的性質を説明し、移動度や導電率の計算ができる。 | 5 | 後11,後12 |
評価割合
| 定期試験 | レポート | 合計 |
| 総合評価割合 | 70 | 30 | 100 |
| 知識の基本的な理解 | 70 | 30 | 100 |