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量子力学3

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平成28年度以降入学者 量子力学3
平成27年度以前入学者 量子物理学3
教員名 鈴木俊夫
単位数    2 学年    4 開講区分 文理学部
科目群 物理学科
学期 前期 履修区分 選択
授業概要 相対論的量子力学
授業のねらい・到達目標 相対論的な量子力学の基礎方程式であるディラック方程式、電磁場の量子論を学習し、電子、フォトン、電子―フォトン相互作用の取り扱いを会得する。
この科目は文理学部(学士(理学))のディプロマポリシーDP6及びカリキュラムポリシーCP9に対応している。
授業の方法 講義によって基礎概念の説明を行う。
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。
履修条件 量子物理学1,2を履修していることが望ましい。
授業計画
1相対性理論(1):光速度不変の原理とローレンツ変換
[事前学習] ニュートン力学の復習
[事後学習] ローレンツ変換、相対性の理解
2相対性理論(2):速度の合成則、ローレンツ収縮、固有時
[事前学習] ローレンツ変換の復習
[事後学習] 三次元空間での速度の合成の問題を解く
3クライン・ゴルドン方程式、異常磁気能率
[事前学習] 相対論の復習
[事後学習] 量子力学における確率解釈の復習
4ディラック方程式
[事前学習] 非相対論的量子力学の復習
[事後学習] 確率保存、連続方程式の復習
5ディラック行列の性質、ディラック方程式の共変性
[事前学習] ディラック方程式の復習
[事後学習] ディラック行列の代数の復習
6自由粒子に対するディラック方程式、負エネルギー解の物理的解釈
[事前学習] パウリスピン行列の復習
[事後学習] ディラック粒子の固有スピン1/2の導出
7静電磁場におけるディラック方程式、パウリ近似
[事前学習] 電磁場と電磁ポテンシャルの復習
[事後学習] 異常磁気能率の導出の復習
8中心的静電場におけるディラック方程式の解、水素原子のスペクトル
[事前学習] 原子のスピン軌道力の学習
[事後学習] 相対論的なスピン軌道力の復習
9散乱理論
[事前学習] 非相対論的な散乱問題の復習
[事後学習] 伝播関数の扱い方の復習
10外場によるディラック粒子の散乱、モット散乱
[事前学習] ラザフォード散乱の復習
[事後学習] 相対論的補正の理解と復習
11古典電磁力学の正準形式
[事前学習] 古典電磁力学の復習
[事後学習] ゲージの違いの理解と復習
12電磁場の量子化
[事前学習] 生成消滅演算子の復習
[事後学習] フォトンの概念の理解と復習
13摂動論、相互作用表示
[事前学習] 相互作用表示の学習
[事後学習] 摂動公式の復習
14トムソン散乱(フォトンー電子散乱)
[事前学習] 光と電子の相互作用の復習
[事後学習] 古典論と量子論の扱いの違いの理解
15クライン・仁科の公式
[事前学習] 摂動論の復習
[事後学習] 相対論の効果を理解する
その他
成績評価の方法及び基準 レポート(70%)、授業参画度(30%)
成績は、レポート1回と数回のリアクションペーパー等で評価します。
オフィスアワー 授業終了後

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