中心力場中の粒子の運動、磁場と荷電粒子の相互作用、散乱などの量子力学的な取り扱いについて基本的なことを学ぶ。
これらに関する典型的な問題を自分の力で解けるように、基本的な手法を身に着けてもらうことがねらいである。
水素原子のエネルギースペクトルおよびその磁場中での振る舞いをシュレーディンガー方程式を用いて説明できるようになる。
また、散乱過程の断面積を計算できるようになる。
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、
✔ 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) |
理解を確認するための小テストを授業中に行うことがあります。
必ず復習を行ってください。
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 | 中心力場中の運動 | 球座標系でのシュレーディンガー方程式を導出してください。 |
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 | 球面調和関数 | 球面調和関数と粒子の運動の関係を理解する。 |
第5回 | 水素原子 | 水素原子のエネルギー順位を導出する。 |
第6回 | 磁場中の原子 | 磁場と荷電粒子の相互作用を理解する。 |
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 | 達成度評価のための中間試験、および解説 | これまでに学んだことを復習する。 |
第9回 | 回転と角運動量 | 角運動量演算子が回転を生成することを確認する。 |
第10回 | 微細構造 | ナトリウムD線の微細構造が生じる原因を理解する。 |
第11回 | 超微細構造 | 水素原子のスペクトルに超微細構造が生じる原因を理解する。 |
第12回 | 異常ゼーマン効果 | 以上ゼーマン効果によるスペクトルの分裂を計算する。 |
第13回 | 散乱断面積 | 微分断面積の定義を理解する。 |
第14回 | ボルン近似 | ボルン近似を用いてラザフォード散乱断面積を計算する。 |
第15回 | 部分波展開 | 部分波展開を用いて剛体球による散乱断面積を計算する。 |
指定しない
指定しない
中間試験と期末試験に基づく
量子力学第一を履修していること