理工学研究科Graduate School of Science and Engineering
APH500X4（応用物理学 / Applied physics 500）標準計測特論Metrological Standards
今枝 佑輔Yusuke IMAEDA
授業コードなどClass code etc
| 学部・研究科Faculty/Graduate school | 理工学研究科Graduate School of Science and Engineering |
| 添付ファイル名Attached documents | |
| 年度Year | 2022 |
| 授業コードClass code | YC040 |
| 旧授業コードPrevious Class code | |
| 旧科目名Previous Class title | |
| 開講時期Term | 春学期授業/Spring |
| 曜日・時限Day/Period | 水3/Wed.3 |
| 科目種別Class Type | |
| キャンパスCampus | 小金井 |
| 教室名称Classroom name | 各学部・研究科等の時間割等で確認 |
| 配当年次Grade | |
| 単位数Credit(s) | 2 |
| 備考（履修条件等）Notes | |
| 実務経験のある教員による授業科目Class taught by instructors with practical experience | |
| カテゴリーCategory | システム理工学専攻 |
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Outline (in English)
We explain the International System of Units and its background physics. Historical transition is also explained.
At the end of the course, students are expected to explain the history and the current definition of units and the their background physics.
Before/after each class meeting, students will be expected to spend four hours to understand the course content.
Your overall grade in the class will be decided based on the following
Term-end report: 60%、Submuted notes by PDF after each lecture: 40%.
授業で使用する言語Default language used in class
日本語 / Japanese
授業の概要と目的（何を学ぶか）Outline and objectives
自然を調べるには様々な対象を定量化し、その定量化された物理量をもとに議論がなされなければならない。その際、何を基準に物理量の定量化が行われるかは非常に重要な問題である。
本講義では時間、長さ、質量などの物理量の標準がどのように定義され、それが実際にどのように計測されるのかについて、その歴史と現状を解説する。普段無意識に利用している標準が物理法則と結びついており、物理計測技術の進歩によって変遷していることを理解する。
到達目標Goal
計測における標準の役割を理解し、標準がどのように決定されているかを知る。標準決定の歴史と現状および物理的背景に興味をもつ。
この授業を履修することで学部等のディプロマポリシーに示されたどの能力を習得することができるか（該当授業科目と学位授与方針に明示された学習成果との関連）Which item of the diploma policy will be obtained by taking this class?
ディプロマポリシーのうち、「DP1」「DP2」「DP3」に関連
授業で使用する言語Default language used in class
日本語 / Japanese
授業の進め方と方法Method(s)（学期の途中で変更になる場合には、別途提示します。 /If the Method(s) is changed, we will announce the details of any changes. ）
ものを測ったり現象を記述する際に基準となる「ものさし」と「とけい」や「重さ」には国際的に取り決められた「標準(Standard)」がある。今日標準として用いられている時刻・周波数、長さや質量の単位を決める物理現象とその計測法やその背景にある量子力学や相対性理論について具体例を用いて説明する。計測技術の進歩や精度向上に伴う標準の決め方の歴史的な変遷についても触れ、これらと密接に関係する基準座標系や定数系についても解説する。
授業は対面で行うが、板書はすべてzoom上のホワイトボードを共有・配信することでおこなう。資料の提示もzoomの画面共有を通じて行うので、受講に際してはzoomの受信を適切に行えるデバイスを持ち込んで使用すること。また初回授業までにzoomの使い方に慣れておくこと。zoomの接続先は別途指示する。
授業は講義形式で行うが質問は授業中随時受け付ける。
学生の積極的な授業参加を期待したい。
アクティブラーニング（グループディスカッション、ディベート等）の実施Active learning in class (Group discussion, Debate.etc.)
なし / No
フィールドワーク（学外での実習等）の実施Fieldwork in class
なし / No
授業計画Schedule
授業形態/methods of teaching：対面/face to face
※各回の授業形態は予定です。教員の指示に従ってください。
1[対面/face to face]：計測
ものを測るということ
2[対面/face to face]：物理量
単位と標準
3[対面/face to face]：質量の測定
決定の歴史
キログラム原器から量子力学的定義へ
4[対面/face to face]：光速度の測定
光速度測定の歴史
定義定数に変わった光速度
5[対面/face to face]：長さの測定
メートル原器から原子放射の波長へ、そして原子放射の周波数による定義に
6[対面/face to face]：時間の測定
セシウム原子による秒の定義、原子時計の高精度化の試みから光格子時計へ
7[対面/face to face]：周波数の測定
周波数測定の方法
測定した波形から何がわかるか？
8[対面/face to face]：測定誤差
直接測定量に対する誤差
関節測定値に対する誤差
誤差伝搬
9[対面/face to face]：計測の具体例１
GPSの物理
GPSによる位置決定法
10[対面/face to face]：計測の具体例２
天文学における速度測定
ドップラーシフト
11[対面/face to face]：計測の具体例３
天文学における距離測定
年周視差
12[対面/face to face]：計測の具体例４
天文学における距離測定
標準光源法
13[対面/face to face]：計測の具体例５
重力波の測定
14[対面/face to face]：まとめ
講義の補足とまとめ
授業時間外の学習（準備学習・復習・宿題等）Work to be done outside of class (preparation, etc.)
【本授業の準備・復習等の授業時間外学習は、4時間を標準とします】授業内容に関して興味をもった項目については、積極的に書籍やWEBなどで調べたり、不明な点や参考資料などについて授業中でも構わないので質問してください。積極的な授業参加を期待します。
また後述のように、講義ノートを毎回PDF化したうえで提出してもらいます。
ノートのPDF化については手段は問いませんが、授業中にその方法の一例については紹介します。
また、復習時に新たに調べて理解したことなどをノートに追記して、ノートの記載事項を充実させることを推奨します。
テキスト（教科書）Textbooks
特に使用しません。
参考書References
必要があれば、授業中に適宜紹介します。
成績評価の方法と基準Grading criteria
毎回、講義でとったノートをPDF化した上で提出してもらいます。この提出されたノートの内容評価を40%とし、残りの60％は期末レポートにより評価し、その合計により最終評価を決定します。
学生の意見等からの気づきChanges following student comments
特に無し
学生が準備すべき機器他Equipment student needs to prepare
教室講義であってもzoomを使用して講義を行います。各自zoomを十分に操作・視聴できる環境・デバイスを準備し、その使い方に慣れておくこと。また提出ノートやレポートはPDF書類として提出することを求めます。どのようにPDF書類を作成するか、その方法は問わないが、例えば手書きのものをPDF化するならばスマホアプリのスキャナなどを利用する方法があります。詳しいことは授業開始時に指示します。