- 開講元
- 物理学系
- 担当教員名
- 西田 祐介
- 授業形態
- 講義
- メディア利用科目
- 曜日・時限(講義室)
- -
- クラス
- -
- 科目コード
- PHY.Q208
- 単位数
- 2
- 開講年度
- 2024年度
- 開講クォーター
- 4Q
- シラバス更新日
- 2024年3月14日
- 講義資料更新日
- -
- 使用言語
- 日本語
- アクセスランキング
-
media
講義の概要とねらい
量子力学における、中心力場中の粒子の運動、磁場と荷電粒子の相互作用、変分法、摂動論などの近似的な取り扱いについて基本的なことを学ぶ。量子力学入門で学んだことを確認するとともに、さらに複雑な量子物理学を習得する。中心力場（水素原子）、角運動量代数（スピン）、近似法（摂動論）が最重要なテーマとなる。
到達目標
３次元のシュレディンガー方程式を学び、中心力場の中の粒子、特に水素原子のエネルギースペクトルと量子状態を理解する。 また、変分法、摂動論が使えるようになる。
キーワード
シュレーディンガー方程式、角運動量、スピン、水素原子、ゼーマン効果、微細構造、摂動論、変分法
学生が身につける力(ディグリー・ポリシー)
| ✔ 専門力 | 教養力 | コミュニケーション力 | 展開力(探究力又は設定力) | 展開力(実践力又は解決力) |
授業の進め方
板書による講義
授業計画・課題
| 授業計画 | 課題 | |
|---|---|---|
| 第1回 | ３次元のシュレーディンガー方程式 | 直方体の箱の中の質点のエネルギー順位の導出を理解 する。 |
| 第2回 | 球面調和関数 | 角変数を分離し球面調和関数を導く。 |
| 第3回 | 角運動量 | 角運動量演算子の定義と、その成分の間の交換関係を 理解する。 |
| 第4回 | 動径方向の波動方程式 | 3次元球対称井戸型ポテンシャルのエネルギー準位を理解する。 |
| 第5回 | 水素原子 | 水素原子のエネルギー準位を導出する。 |
| 第6回 | 角運動量代数 | 角運動量演算子の交換関係から固有状態を構築する。 |
| 第7回 | スピン | スピンと軌道角運動量の類似性と差異を理解する。 |
| 第8回 | 角運動量の合成 | 角運動量の合成が説明できる。 |
| 第9回 | 電磁場中の運動 | 電磁場と荷電粒子の相互作用を理解する。 |
| 第10回 | 微細構造 | 水素原子の微細構造を説明する。 |
| 第11回 | 時間に依存しない摂動論：縮退がない場合 | 縮退のない時間に依存しない摂動論を使える。 |
| 第12回 | 時間に依存しない摂動論：縮退がある場合 | 縮退のある時間に依存しない摂動論を使える。 |
| 第13回 | 時間に依存する摂動論 | 時間に依存する摂動論を使える。 |
| 第14回 | 変分法 | 変分法を使える。 |
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
T2SCHOLAで講義ノートを配布する。
参考書、講義資料等
ランダウ・リフシッツ「量子力学1」(理論物理学教程, 東京図書, 1983 年).
サクライ「現代の量子力学 (上)」(物理学叢書, 吉岡書店, 1989 年).
小出昭一郎「量子力学 (I)」(基礎物理学選書, 裳華房, 1990 年).
猪木慶治・川合 光「量子力学 I」(講談社, 1994 年).
須藤靖「解析力学・量子論」(東京大学出版会, 2008 年).
成績評価の基準及び方法
レポート、期末試験による評価
関連する科目
- PHY.Q207 ： 量子力学入門
- PHY.Q218 ： 量子力学II（演習）
履修の条件(知識・技能・履修済科目等)
量子力学入門を履修していること
