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量子力学２

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令和元年度以前入学者 量子力学２
教員名 鈴木俊夫
単位数    2 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と課題研究の併用）
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。
マクロな世界のニュートン力学の法則の適用限界を批判的に論ずることができ、ミクロな世界の量子力学の固有の法則とそれに基づく特徴的な現象を論理的に説明することができる。（A-3-3)

この科目は文理学部のDP3及びCP3に対応しています。
授業の方法 Blackboard上にスライドと資料を提示するので、それに基づいて学習を行い、基本的な原理と法則を理解する。pdf-ファイルの資料はスライドの補足である。課題を出すので、それ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。課題の解答は期日まで（特に指定のない場合は翌週の講義の前日まで）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）かスキャンしたpdfファイルが便利で望ましい。課題の解答例は、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。
Blackboard id: 20203391
本授業の事前・事後学習は、各２時間の学習を目安とします。
授業計画
1 ディラックのブラ・ケット表示による量子力学の定式化（A-3-3)
【事前学習】 線形代数の復習 （２時間）
【事後学習】波動関数による定式化との関係を理解 （２時間）
2 物理的状態、オブザーバブル、完全直交系、固有値と期待値（A-3-3)
【事前学習】線形代数、基底、固有値の学習 （２時間）
【事後学習】ブラ・ケットの使用法の復習 （２時間）
3 量子力学における観測と確率解釈（A-3-3)
【事前学習】 不確定性原理の復習 （２時間）
【事後学習】] 固有状態と重ね合わせの混合状態の違いを理解、復習する （２時間）
4 シュレーディンガー表示とハイゼンベルグ表示（A-3-3)
【事前学習】 行列の復習 （２時間）
【事後学習】ハイゼンベルグ方程式の復習 （２時間）
5 対称性と保存則（A-3-3)
【事前学習】古典力学における対称性と保存則の復習 （２時間）
【事後学習】 並進の演算子の復習 （２時間）
6 回転と角運動量（A-3-3)
【事前学習】 古典力学における角運動量の復習 （２時間）
【事後学習】回転の演算子の復習 （２時間）
7 中間のまとめ（A-3-3)
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】ブラ・ケットによる量子力学の復習 （２時間）
【事後学習】観測量は表示によらないことを理解する （２時間）
8 角運動量の代数とスピン（A-3-3)
【事前学習】座標表示による角運動量の復習 （２時間）
【事後学習】角運動量の交換関係と回転の非可換性の関係を理解する （２時間）
9 磁場中のスピンの運動（A-3-3)
【事前学習】パウリスピンの代数の復習 （２時間）
【事後学習】ゼーマン効果とスピンの才差運動の復習 （２時間）
10 2体系、多体系（A-3-3)
【事前学習】重心と相対運動の分離の学習 （２時間）
【事後学習】波動関数の反対称化の復習 （２時間）
11 独立粒子近似、原子と元素の周期律（A-3-3)
【事前学習】水素原子の復習 （２時間）
【事後学習】原子の配位構造を理解する （２時間）
12 摂動論（１）：時間に依存しない場合（A-3-3)
【事前学習】2次元系の対角化と固有値の学習 （２時間）
【事後学習】摂動論の公式の復習 （２時間）
13 摂動論（２）：時間に依存する場合（A-3-3)
【事前学習】時間に依存するシュレーディンガー方程式の復習 （２時間）
【事後学習】フェルミの黄金律の復習 （２時間）
14 連続状態と状態密度、フェルミガス模型（A-3-3)
【事前学習】平面波、周期的境界条件の復習 （２時間）
【事後学習】フェルミガス模型の復習、二種類のフェルミガス模型系への応用 （２時間）
15 散乱問題（A-3-3)
【事前学習】平面波、球面波の学習 （２時間）
【事後学習】ボルン近似の復習 （２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
参考書 使用しない
成績評価の方法及び基準 授業内テスト:中間試験、期末試験(50%)、授業参画度:課題への解答状況による評価(50%)
オフィスアワー 授業終了時

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