本講義は、化学現象を分子の観点から系統的に理解する上での基礎を習得し、さらに、最先端の研究の現状を理解することを目的としている。具体的には以下の3つのテーマに関して、順序立てて講義を進める。
1)量子力学において最重要項目の1つである角運動量についての統一的理解。
2)光と分子のコヒーレント相互作用と、その分子運動制御への応用。
3)基礎的な表面の特徴と、表面における吸着・脱離・反応などのダイナミクス。
本講義を履修することによって、以下の3つの能力を習得する。
1)角運動量の一般論を適切に応用すること。
2)光と分子のコヒーレント相互作用を理解し、分子運動制御への応用すること。
3)基礎的な表面の特徴を理解し、表面におけるダイナミクス研究へ展開すること。
角運動量、コヒーレント相互作用、分子運動、表面科学、表面反応
✔ 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) |
講義の途中で、適宜、その日の教授内容に関する演習問題に取り組んでもらう。
授業計画 | 課題 | |
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第1回 | 軌道角運動量演算子とスピン角運動量演算子 | 古典力学における軌道角運動量を説明できる。 |
第2回 | 角運動量演算子の交換関係、角運動量演算子の固有値と固有関数 | 角運動量の交換関係を説明できる。 |
第3回 | 2つの角運動量の結合 | 合成角運動量の大きさに関する「3角条件」を説明できる。 |
第4回 | Clebsch-Gordan係数の性質 | 3jシンボルとは何かを説明できる。 |
第5回 | 回転行列とその応用 | 座標の回転により、角運動量の固有関数がどのように変換するかを説明できる。 |
第6回 | 光学遷移 | 電磁場と物質の相互作用について、最低次の項は何か、述べることができる。 アインシュタインのA係数とB係数の関係について説明できる。 |
第7回 | 光のコヒーレンス | ヤングの2重スリット実験における干渉効果を説明できる。 光のコヒーレンスと線幅の関係を説明できる。 |
第8回 | コヒーレント相互作用 | 光強度と遷移モーメントからラビ振動数を計算できる。 パイパルス条件とは何かを説明できる。 |
第9回 | 分子のコヒーレンス | 量子波束とは何かを説明できる。 光パルス幅と周波数幅との関係について説明できる。 |
第10回 | 分子の量子制御 | 量子制御の代表的な2つのスキームについて説明できる。 波束の「崩壊と復活」とは何か説明できる。 |
第11回 | 表面の特異性 | 固体と比較した場合の、表面の特異性について説明できる。 |
第12回 | 表面の構造 | 固体表面の構造形態について説明できる。 |
第13回 | 電子論と吸着 | 固体表面に特有の電子状態の性質について説明できる。 |
第14回 | 表面反応 | 表面反応における吸着・拡散・脱離の役割を説明できる。 |
第15回 | 表面分析手法 | 表面分析に使用される典型的な手法を説明できる。 |
特になし
マッカーリ・サイモン著、物理化学(上、下)、東京化学同人
大学院講義物理化学(第2版)、東京化学同人
角運動量の基礎原理、光と分子のコヒーレント相互作用、および、表面科学に関する理解度によって評価する。
成績評価は、期末試験による。
特になし。