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量子力学2

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平成28年度以降入学者 量子力学2
平成27年度以前入学者 量子物理学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
授業概要 ミクロな世界の物理法則
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。
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 講義により基本的な原理と法則を理解し、演習によって理解を深め新しい知識を身につける。
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 なし
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
[事前学習] 線形代数の復習
[事後学習] 波動関数による定式化との関係を理解
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
[事前学習] 線形代数、基底、固有値の学習
[事後学習] ブラ・ケットの使用法の復習
3量子力学における観測と確率解釈
[事前学習] 不確定性原理の復習
[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
4シュレーディンガー表示とハイゼンベルグ表示
[事前学習] 行列の復習
[事後学習] ハイゼンベルグ方程式の復習
5対称性と保存則
[事前学習] 古典力学における対称性と保存則の復習
[事後学習] 並進の演算子の復習
6回転と角運動量
[事前学習] 古典力学における角運動量の復習
[事後学習] 回転の演算子の復習
7中間のまとめ
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
[事後学習] 観測量は表示によらないことを理解する
8角運動量の代数とスピン
[事前学習] 座標表示による角運動量の復習
[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
9磁場中のスピン
[事前学習] パウリスピンの復習
[事後学習] ゼーマン効果とスピンの才差運動の復習
102体系、多体系
[事前学習] 重心と相対運動の分離の学習
[事後学習] 波動関数の反対称化の復習
11独立粒子近似、原子と元素の周期律
[事前学習] 水素原子の復習
[事後学習] 原子の配位構造を理解する
12摂動論(1):時間に依存しない場合
[事前学習] 2次元系の対角化と固有値の学習
[事後学習] 摂動論の公式の復習
13摂動論(2):時間に依存する場合
[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
[事後学習] フェルミの黄金律の復習
14連続状態と状態密度、フェルミガス模型
[事前学習] 平面波、周期的境界条件の復習
[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
15散乱問題
[事前学習] 平面波、球面波の復習
[事後学習] ボルン近似の復習
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
成績評価の方法及び基準 授業内テスト(100%)
オフィスアワー 授業終了時

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