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特別研究

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科目名
平成27年度以前入学者
特別研究
教員名 石田浩
単位数    6 学年    4 開講区分 文理学部
科目群 物理学科
学期 通年 履修区分 必修
授業概要 原子・分子のシュレーディンガー方程式をコンピュータで解く
授業のねらい・到達目標 コンピュータを用いた数値計算により、量子力学の方程式を解き、物質の性質(物性)を理論的に調べる方法を学ぶ。特別研究Aでは、原子・分子を計算の対象とする。
この科目は文理学部(学士(理学))のディプロマポリシーDP4,DP6及びカリキュラムポリシーCP7,CP9に対応している。
授業の方法 少人数のゼミナール形式で行う。授業前半はテキストを用いて各回の授業内容について説明する。授業後半は、コンピュータを用いた数値計算により、理論を実際の問題に適用する。具体的には、数値微分やPython言語を学び、井戸型ポテンシャルや水素原子のエネルギー準位を、自作の計算プログラムで計算する。また多電子系に対しては、量子科学計算ソフトウェアGaussViewとGaussianの使用法を習得して、実際の原子や分子の電子状態を計算する。
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 学部要覧を参照
授業計画
1ガイダンス
授業テーマや到達目標および授業の方法について説明する
2エクセルによる数値微分計算1
3エクセルによる数値微分計算2
4エクセルによるシュレーディンガー方程式の解法1
5エクセルによるシュレーディンガー方程式の解法2
6エクセルによるシュレーディンガー方程式の解法3
7Pythonプログラミング入門1
8Pythonプログラミング入門2
9Pythonによるシュレーディンガー方程式の解法1
10Pythonによるシュレーディンガー方程式の解法2
11GaussViewとGaussianの使い方1
12GaussViewとGaussianの使い方2
13Gaussianによる原子のイオン化エネルギーの計算
14Gaussianによる2原子分子の計算
15Gaussianによる有機分子の計算
16ガイダンス
授業テーマや到達目標および授業の方法について説明する
17結晶の格子・逆格子ベクトルについてテキストで学ぶ
18固体結晶中の電子の自由電子モデルついてテキストで学ぶ
19固体結晶中の電子のエネルギーバンド理論ついてテキストで学ぶ1
20固体結晶中の電子のエネルギーバンド理論ついてテキストで学ぶ2
21固体結晶中の電子のエネルギーバンド理論ついてテキストで学ぶ3
22第一原理計算プログラムL-apw_winによる結晶の電子状態計算1
23第一原理計算プログラムL-apw_winによる結晶の電子状態計算2
24第一原理計算プログラムL-apw_winによる結晶の電子状態計算3
25第一原理計算プログラムL-apw_winによる結晶の電子状態計算4
26特別研究レポートの課題とする物質の検討
27課題に選んだ物質の電子構造の計算1
28課題に選んだ物質の電子構造の計算2
29計算結果の検討とレポート作成1
30計算結果の検討とレポート作成2
その他
成績評価の方法及び基準 レポート(30%)、授業参画度(70%)
授業参画度は毎回の研究室での活動を,レポートは最終提出する特別研究レポートで評価します。
オフィスアワー 火曜日18:00~19:30 8号館A108室で応対する。

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