金属は光沢があり,よい熱,電気伝導体である。さらに鉄など幾つかの金属は磁性を示す強磁性体である。なぜ金属はこのような振る舞いをするか。これらのマクロな現象の裏に何があるか。金属の電子的構造を解説し,金属中電子の振る舞いとマクロな性質との関係を理解させる。
1.金属のマクロな現象をミクロな視点から理解する。
2.金属のいろいろな物性,たとえば固体中の弾性波,格子振動,比熱,熱伝導現象,熱起電力,金属中の電子の振る舞いなどについて,ミクロな観点からの理解をはかる。
1.材料物性の理解のために:古典的世界観と量子力学的世界観,波とは?
2.ミクロな粒子の性質:粒子の法則,大数の法則,統計力学の基礎知識
3.固体中の弾性波:波動方程式,縦波,横波,位相速度など
4.格子振動(フォノン):量子化,状態密度,分散関係など
5.固体の熱的性質1:固体の比熱の古典的理論
6.固体の熱的性質2:格子振動と比熱モデル,理論的解析
7.固体の熱的性質3:熱伝導,熱膨張,融解,熱起電力など
8.原子構造と電子構造の基礎的事項:波動方程式の導出とその意味
9.金属中の電子の振る舞い1:シュレディンガーの式の解とその意味
10.金属中の電子の振る舞い2:バンド構造,半導体,絶縁体
11.金属の電気的性質:オームの法則,電気伝導度,不純物効果
12.金属の磁気的性質:角運動量,電子スピン,磁気的性質分類など
特にテキストは指定しない。必要資料は講義で配布する。
1.金属結晶の物理:宮原将平監修「現代金属物理シリーズ」アグネ社
2.Introduction to Solid State Physics:C. Kittel, John Willey&Sons. Inc.
回折結晶学関係の講義を聴講しておくのが望ましい。
毎講義時の小テストと宿題レポート,筆答試験