国立大学法人 東京工業大学

講義の概要とねらい

原子・分子、および光がかかわる現象の微視的な理解は、量子力学の誕生と発展の歴史に深く関わってきました。このことは量子力学を理解するためには原子・分子が具体的で最良の教材であることを意味します。また世界的には、原子Atom・分子Molecule・光Opticsの頭文字をとってAMOと呼ばれる物理と化学の枠を越えた幅広い研究分野として確立しています。我々にとって身近な存在である原子・分子の性質や挙動を量子力学的視点で理解していきましょう。

到達目標

本講義を履修することにより、以下の知識と能力を習得する。
1) 分子の有する、電子、振動、回転、電子スピン、角運動量を量子論的に取り扱うことができるようにする。
2)それらの角運動量の間の相互作用を量子論的に取り扱い、分子の固有状態、固有エネルギーを取りあつかうことができるようにする。
3)その上で、紫外、赤外、マイクロ波との相互作用の結果として観測される電子、振動、回転スペクトルを理解する。
4)分子間に働く分散力と分子内の化学結合の力を、量子力学によって説明する。
5)化学反応を分子間の衝突として捉え、その動的過程を量子力学で説明する。

キーワード

スピン、パウリの原理、角運動量の量子論、分子結合、ボルンオッペンハイマー近似、断熱ポテンシャル、分子軌道、電子励起状態、電子配置、振動状態、回転状態、分子と光の相互作用、分子スペクトル、量子統計、対称性と群論、分子間力、分子衝突と化学反応

学生が身につける力(ディグリー・ポリシー)

授業の進め方

講義の要点や重要な数式、グラフ、図を一部マスクしたパワーポイント仕様の未完成な講義ノートを授業の始めに配布します。授業中は板書の代わりに、スクリーン上のパワーポイント画面に必要事項を書き加えながら説明していきます。説明を聞きながら、ブランク部を自分で書込・補填することによって完成版講義ノートとして下さい。

授業計画・課題

授業時間外学修（予習・復習等）

学修効果を上げるため，教科書や配布資料等の該当箇所を参照し，「毎授業」授業内容に関する予習と復習（課題含む）をそれぞれ概ね100分を目安に行うこと。

教科書

指定なし。

参考書、講義資料等

講義資料を授業中に配布。
参考書としては、アトキンス「物理化学」上・下　(東京化学同人)

成績評価の基準及び方法

主に期末試験による。

関連する科目

• PHY.Q207 ： 量子力学入門
• PHY.Q208 ： 量子力学II
• PHY.Q311 ： 量子力学III
• PHY.E205 ： 電磁気学
• PHY.S301 ： 統計力学

履修の条件(知識・技能・履修済科目等)

量子力学入門の理解を前提に、量子力学IIの内容を復習・確認しながら学習することが望ましい。