- 開講元
- 物理学科
- 担当教員名
- 西田 祐介
- 授業形態
- 講義 (対面型)
- メディア利用科目
- 曜日・時限(講義室)
- 月5-6(W631) 木5-6(W631)
- クラス
- -
- 科目コード
- ZUB.Q204
- 単位数
- 2
- 開講年度
- 2022年度
- 開講クォーター
- 3Q
- シラバス更新日
- 2022年4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
本講義では、理工学に幅広い応用範囲を持つ量子力学の初歩について扱う。
本講義のねらいは、波動関数や演算子などの量子力学特有の概念について学び、物理量の離散化、測定に付随する不確定性など、量子力学固有の現象について理解することである。
到達目標
本講義を履修することによって次の能力を習得する。
1) 粒子と波動の二重性や確率解釈など、量子力学の基本的概念について説明できる。
2) 幾つかの簡単な例について、シュレーディンガー方程式を解くことができる。
3) トンネル効果、物理量の離散化、測定に付随する不確定性など、量子力学固有の現象について説明できる。
キーワード
粒子と波動の二重性、波動関数、量子状態、シュレーディンガー方程式
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
板書により講義を行う。
授業計画・課題
| 授業計画 | 課題 | |
|---|---|---|
| 第1回 | 粒子と波動の二重性，光電効果，原子モデル，プランク定数 | 量子力学の基礎概念を理解する |
| 第2回 | 波動関数と確率解釈，二重スリット実験 | 波動関数とその解釈について理解する |
| 第3回 | 演算子，期待値，固有関数 | 演算子、期待値、固有関数について理解する |
| 第4回 | 量子力学における測定と不確定性 | 不確定性原理について理解する |
| 第5回 | 波束，位相測度，群速度 | 波束の性質について理解する |
| 第6回 | 量子状態，定常状態，ブラケット表記法 | 量子状態、定常状態について理解し、ブラケット表記法を使う |
| 第7回 | シュレーディンガー方程式 | シュレーディンガー方程式を導出する |
| 第8回 | 波動関数の境界条件と波動関数の振る舞い、束縛状態 | 波動関数の境界条件、束縛状態について理解する |
| 第9回 | 箱型ポテンシャル，箱の中の粒子，零点エネルギー | 箱型ポテンシャル中の自由粒子について解く |
| 第10回 | 波束の運動と古典的粒子の運動 | 波束の運動と古典的粒子の運動について理解する |
| 第11回 | トンネル効果とそれを用いて説明される現象，ベータ崩壊 | トンネル効果について理解する |
| 第12回 | ボーア・ゾンマーフェルトの量子化条件とガモフの透過因子 | ボーア・ゾンマーフェルトの量子化条件について理解する |
| 第13回 | 調和振動子，昇降演算子 | 調和振動子を解く |
| 第14回 | コヒーレント状態，電磁波と光子 | コヒーレント状態について理解する |
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
期末試験による評価
関連する科目
- ZUB.Q203 ： 解析力学(講義・物理学科）
- ZUB.Q215 ： 量子力学演習第一
履修の条件(知識・技能・履修済科目等)
特になし。
