2016年度 計算物理   Computational Physics

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開講元
物理学系
担当教員名
板橋 健太 
授業形態
講義 / 演習
曜日・時限(講義室)
火7-8(情報ネットワーク演習室,)  金7-8(情報ネットワーク演習室)  
クラス
-
科目コード
PHY.L210
単位数
2
開講年度
2016年度
開講クォーター
4Q
シラバス更新日
2016年1月11日
講義資料更新日
-
使用言語
日本語
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講義の概要とねらい

コンピューターという道具を使って物理学の研究を進める基礎知識と技術, 注意点等を課題の設定、解決を通じて教える.

実際のプログラミングを通じ、現代の推奨されるプログラミング作法を教える。その上で、物理学における計算機の役割の一端を担う、微分方程式の数値的な解法や、シミュレーション、初歩的なデータ解析の手法について講義する。

到達目標

【到達目標】現代物理学において実験・理論と並び主要な方法となっている数値的な手法の基礎を学び,実際のプログラム作成を通じて応用する力を身につける。 【テーマ】プログラミング言語、数値積分、微分方程式の数値解法、データ処理、モンテカルロシミュレーションといったテーマを扱う。

キーワード

プログラミング言語、数値積分、微分方程式の数値解法、データ処理、モンテカルロシミュレーション

学生が身につける力

国際的教養力 コミュニケーション力 専門力 課題設定力 実践力または解決力
- -

授業の進め方

各講義の1/3程度は、概念や必要知識等、講義のポイントとなる部分の解説にあてる。残り2/3 は実習にあてる

授業計画・課題

  授業計画 課題
第1回 TSUBAMEを使う TSUBAMEにログインし環境設定せよ。
第2回 Unix/C言語入門 C言語のプログラムを作成し実行せよ。
第3回 数値計算入門 円周率の数値計算 arctangent の級数展開により円周率を求めよ。
第4回 数値計算入門 より良い収束性 より良い収束性の級数により円周率を求めよ。
第5回 常微分方程式の数値解法 オイラー法 オイラー法により常微分方程式を解け。
第6回 常微分方程式の数値解法 修正オイラー法 修正オイラー法に変更せよ。
第7回 常微分方程式の数値解法 ルンゲクッタ法 ルンゲクッタにより二階の微分方程式を解け。
第8回 量子力学の数値解法 I BLAS パッケージを使って行列問題を解け。
第9回 量子力学の数値解法 II 任意のポテンシャル形状における波動関数を求めよ。
第10回 数値処理の精度と誤差 数値処理における誤差を考察せよ。
第11回 モンテカルロシミュレーションI 乱数 乱数により面積を求めよ。
第12回 モンテカルロシミュレーションII 可視化 PGPlot を用いたプログラムを作成せよ
第13回 モンテカルロシミュレーションIII メトロポリス法 メトロポリス法によりイジング模型の時間発展を実
第14回 モンテカルロシミュレーションIV 物理量の導出 イジング模型により物理量を測定せよ。
第15回 データ解析 データをフィットして、ピークの中心値、巾大きさを求めよ。

教科書

担当教員が配布するもの。

参考書、講義資料等

特に指定しない。

成績評価の基準及び方法

月一回程度のレポートによる

関連する科目

  • PHY.Q207 : 量子力学入門
  • PHY.S301 : 統計力学
  • PHY.L201 : 物理実験学

履修の条件(知識・技能・履修済科目等)

履修の条件を設けない。

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