- 開講元
- 化学系
- 担当教員名
- 谷口 耕治
- 授業形態
- 講義 (対面型)
- メディア利用科目
- 曜日・時限(講義室)
- 火3-4(M-101(H116)) 金3-4(M-101(H116))
- クラス
- -
- 科目コード
- CHM.C331
- 単位数
- 2
- 開講年度
- 2023年度
- 開講クォーター
- 2Q
- シラバス更新日
- 2023年3月20日
- 講義資料更新日
- -
- 使用言語
- 日本語
- アクセスランキング
-
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講義の概要とねらい
本講義は１，２年次で学んだ力学、電磁気学、量子化学、統計力学の知識をベースに、固体結晶の示すマクロな熱的・電気的現象をミクロな原理に基づいて理解することを目的とする。
具体的な内容としては、固体の構造、固体の比熱、電気伝導度、光学的性質、磁性の振舞いを、金属、半導体、絶縁体の場合において場合を分けつつ、定性的、かつ定量的に理解する。
到達目標
本講義を履修することによって以下の能力を習得する。
１）固体の構造、電子状態を記述する方法を理解し、固体の性質の把握に応用できる
２）固体の比熱、電気伝導度、光学的性質、磁性の振る舞いを正しく理解できる。
３）金属、半導体、絶縁体における固体の性質の差異について正しく理解できる。
キーワード
単位格子、逆格子、電気伝導度、比熱、フォノン、バンド構造、フェル面、バンドギャップ、常磁性、強磁性、反強磁性
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
講義と簡単な演習を基本に進めます。
授業計画・課題
| 授業計画 | 課題 | |
|---|---|---|
| 第1回 | 物性化学の概要＆固体の結合 | 固体における結合力の起源について説明せよ。 |
| 第2回 | 結晶構造と対称性 | 結晶構造と対称性の関係について説明せよ。 |
| 第3回 | 逆格子空間 | 第一ブリルアンゾーンについて説明せよ。 |
| 第4回 | 格子振動と分散関係 | １次元格子の運動と分散関係について説明せよ。 |
| 第5回 | 格子比熱 I（アインシュタインモデル） | アインシュタインモデルに基づき格子比熱を説明せよ。 |
| 第6回 | 格子比熱 II（デバイモデル） | デバイモデルに基づき格子比熱を求めよ。 |
| 第7回 | 固体の電子状態の基礎 | 1,2,3次元金属におけるエネルギーと状態密度の関係を求めよ。 |
| 第8回 | バンド理論 I（ほとんど自由な電子モデル） | バンドギャップの起源について説明せよ。 |
| 第9回 | バンド理論 II（強束縛近似モデル） | 絶縁体と金属の違いを説明せよ。 |
| 第10回 | 電気伝導 | 金属の電気伝導について説明せよ。 |
| 第11回 | 光学的性質 I（物質中の電磁波） | 金属光沢の起源について説明せよ。 |
| 第12回 | 光学的性質 II（バンド間遷移による光吸収） | 直接遷移と間接遷移について説明せよ。 |
| 第13回 | 半導体物性 | 半導体の電子状態を説明せよ。 |
| 第14回 | 磁性 | キュリーの常磁性とパウリの常磁性について説明せよ。 |
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
特になし
参考書、講義資料等
キッテル 固体物理学
成績評価の基準及び方法
期末試験により評価する。
関連する科目
- 化学統計熱力学
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。
