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量子力学２演習
| 令和元年度以前入学者 | 量子力学２演習 | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| 教員名 | 鈴木俊夫 | ||||
| 単位数 | 1 | 学年 | 3 | 開講区分 | 文理学部 |
| 科目群 | 物理学科 | ||||
| 学期 | 後期 | 履修区分 | 必修 | ||
| 授業の形態 | 遠隔授業（オンデマンド型授業） Blackboard ID: 20213114 |
|---|---|
| 授業概要 | ミクロな世界の物理法則の学習、理解を行う |
| 授業のねらい・到達目標 | 量子力学は0.1～1nｍ程度以下のスケールのミクロな世界に適用される物理法則であり、我々のマクロな日常世界に適用されるニュートン力学に比べて種々の点で異なる。量子力学特有の考え方と原理、基本法則を理解することを目的とする。 量子力学固有の法則をミクロ世界の諸問題に適用し、正しい解答を得ることができる。（A-4-3) この科目は文理学部のDP4及びCP4に対応しています。 |
| 授業の方法 | 講義で学習した基本的な原理と法則を、Blackboard上に提示する演習問題を解くことによって理解を深め、新しい知識を身につける。解法を解説した資料も提示する。演習問題の解答は期日まで（特に指定のない場合は翌週の演習の時間まで）にファイルとして提出すること。ファイルの形式は任意だが、数式を記述するときは写真によるjpgファイル（写メ）がスキャンしたpdfファイルか便利で望ましい。演習問題の解答例は、期日後に提供するので復習すること。また、Blackboard上の掲示板機能を通して「質問」と「議論」の機会を提供する。 本授業の事前・事後学習は、合わせて１時間の学習を目安とします。 |
| 授業計画 | |
|---|---|
| 1 |
ブラ・ケット表示による量子力学とシュレーディンガー表示（A-4-3)
【事前学習】波動関数の学習 （0.5時間） 【事後学習】状態、物理量、期待値の表示と座標表示の復習 （0.5時間） |
| 2 |
ハイゼンベルグ表示と行列力学 （A-4-3)
【事前学習】線形代数の学習 （0.5時間） 【事後学習】ベクトルによる状態の表示、行列による演算子の表示の復習 （0.5時間） |
| 3 |
生成演算子、消滅演算子（A-4-3)
【事前学習】調和振動子問題の学習 （0.5時間） 【事後学習】代数的方法による固有値問題の解法の復習 （0.5時間） |
| 4 |
観測と確率解釈、不確定性関係（A-4-3)
【事前学習】確率密度の学習 （0.5時間） 【事後学習】観測の物理的意味と確率解釈の復習 （0.5時間） |
| 5 |
対称性と保存則（A-4-3)
【事前学習】並進、回転による座標変換の学習 （0.5時間） 【事後学習】 並進、回転運動の演算子の復習 （0.5時間） |
| 6 |
角運動量の代数（A-4-3)
【事前学習】角運動量演算子の交換関係の学習 （0.5時間） 【事後学習】 角運動量演算子の固有値、昇降演算子の行列要素の復習 （0.5時間） |
| 7 |
中間のまとめ（A-4-3) 第１回から第６回までの内容の復習と解説を行い授業の理解を深める 【事前学習】一般的な状態と演算子による量子論の学習 （0.5時間） 【事後学習】物理量は演算子であること、一般的には可換でないことを習得 （0.5時間） |
| 8 |
パウリスピン （A-4-3)
【事前学習】スピン１/2の代数の学習 （0.5時間） 【事後学習】パウリスピン行列の代数計算の練習 （0.5時間） |
| 9 |
回転の演算子とスピノール （A-4-3)
【事前学習】回転と角運動量演算子の関係の学習 （0.5時間） 【事後学習】演算子の表示、状態に作用させたときの結果について復習する （0.5時間） |
| 10 |
磁場中のスピンの運動（A-4-3)
【事前学習】磁場中の電子のエネルギーの学習 （0.5時間） 【事後学習】 才差運動の復習 （0.5時間） |
| 11 |
2電子系、角運動量の合成（A-4-3)
【事前学習】フェルミ粒子の統計の学習 （0.5時間） 【事後学習】角運動量の合成則の復習 （0.5時間） |
| 12 |
時間に依存しない摂動論（A-4-3)
【事前学習】摂動論の学習 （0.5時間） 【事後学習】摂動論の公式を適用する練習 （0.5時間） |
| 13 |
時間に依存する摂動論、フェルミの黄金律（A-4-3)
【事前学習】遷移行列と遷移率の学習 （0.5時間） 【事後学習】状態密度の求め方の学習 （0.5時間） |
| 14 |
フェルミガス模型 （A-4-3)
【事前学習】平面波の状態数の数え方の学習 （0.5時間） 【事後学習】パウリ原理の復習 （0.5時間） |
| 15 |
散乱問題 （A-4-3)
【事前学習】古典論での散乱のラザフォードの公式の学習 （0.5時間） 【事後学習】ラザフォード散乱への応用 （0.5時間） |
| その他 | |
|---|---|
| 教科書 | 原 康夫 『量子力学 （基礎物理シリーズ）』 岩波書店 1994年 第1版 |
| 参考書 | 使用しない |
| 成績評価の方法及び基準 | 授業参画度:演習問題の解答状況による評価(100%) |
| オフィスアワー | 授業終了時、Blackboard上の掲示板機能を通して「質問」と「議論」の機会を提供する。 |