理工学部Faculty of Science and Engineering
ELC200XD(電気電子工学 / Electrical and electronic engineering 200)量子力学入門Introduction to quantum mechanics
中村 俊博Toshihiro NAKAMURA
授業コードなどClass code etc
学部・研究科Faculty/Graduate school | 理工学部Faculty of Science and Engineering |
添付ファイル名Attached documents | |
年度Year | 2022 |
授業コードClass code | H5660 |
旧授業コードPrevious Class code | |
旧科目名Previous Class title | |
開講時期Term | 秋学期授業/Fall |
曜日・時限Day/Period | 火5/Tue.5 |
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) | |
備考(履修条件等)Notes | |
他学部公開科目Open Program | |
他学部公開(履修条件等)Open Program (Notes) | |
グローバル・オープン科目Global Open Program | |
成績優秀者の他学部科目履修制度対象Interdepartmental class taking system for Academic Achievers | |
成績優秀者の他学部科目履修(履修条件等)Interdepartmental class taking system for Academic Achievers (Notes) | |
実務経験のある教員による授業科目Class taught by instructors with practical experience | |
SDGsCPSDGs CP | |
アーバンデザインCPUrban Design CP | |
ダイバーシティCPDiversity CP | |
未来教室CPLearning for the Future CP | |
カーボンニュートラルCPCarbon Neutral CP | |
千代田コンソ単位互換提供(他大学向け)Chiyoda Campus Consortium | |
カテゴリー<理工学部>Category |
電気電子工学科 学科専門科目 |
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Outline (in English)
This course aims for understanding elementary level of quantum mechanics for electrical and electronic engineering. Quantum mechanics is one of the most important subjects in physics for electrical properties of materials.
(Grading Criteria /Policies)
Your overall grade in the class will be decided based on the following
Term-end examination: 70%、in class contribution: 30%
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
電気電子デバイスは、固体中の電子の運動に基づいて動作している。本科目ではこの動作の原理の理解に必要な、電子の極微の領域での運動の様子を記述する物理学である量子力学の入門的内容について学ぶ。特に『マイクロ・ナノエレクトロニクスコース」を目指す学生には必須の科目である
到達目標Goal
電子や光などが波動と粒子の二重性を持つ量子であることを原点に、量子に適用される力学法則の考え方・概念に関する基礎的内容を理解することを目標とする。また、古典力学との関連性や、量子力学の実際の系における初歩的な例題についての理解も目標とする。
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」と「DP2」と「DP4」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. )
講義形式で授業を進める。内容の理解を助けるため必要に応じて演習問題等も実施する。演習問題に対するフィードバックは、メール等を通して個別に行う。
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]:総論
授業計画の説明、量子力学の電気電子工学における重要性
2[対面/face to face]:波動と粒子の二重性1
プランクの量子仮説
3[対面/face to face]:波動と粒子の二重性2
光電効果、コンプトン効果
4[対面/face to face]:ボーアの水素原子モデルとドブロイ波
原子の輝線スペクトル、ボーアの水素原子モデル、ドブロイの物質波
5[対面/face to face]:シュレディンガー方程式
波動の性質と波動方程式、シュレディンガー方程式、時間に依存しないシュレディンガー方程式
6[対面/face to face]:波動関数と確率解釈
波動関数の意味、期待値、演算子と物理量
7[対面/face to face]:量子力学の枠組み1
重ね合わせの原理、固有関数と固有値、固有関数の性質
8[対面/face to face]:量子力学の枠組み2
不確定性原理、交換関係
9[対面/face to face]:量子力学の枠組み3
古典力学と量子力学の枠組みの違い、ブラケット記法、確率と物理量の測定
10[対面/face to face]:一次元の井戸型ポテンシャル
無限に深い井戸、有限の深さの井戸
11[対面/face to face]:調和振動子
古典的振動、1次元調和振動子
12[対面/face to face]:角運動量
角運動量の定義、スピン角運動量
13[対面/face to face]:水素原子モデル
水素原子のシュレディンガー方程式、波動関数の特徴
14[対面/face to face]:まとめ
講義内容のまとめ
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、1時間を標準とする】
各回のテーマ・内容についての参考書・インターネット等を利用して調べる。講義後に、理解した内容・疑問点について整理、演習問題の復習をする。
テキスト(教科書)Textbooks
特に指定しない。
参考書References
猪木・川合 量子力学Ⅰ 講談社
上村・山本 基礎からの量子力学
小出 量子力学(Ⅰ)・(Ⅱ) 裳華房
清水 量子論の基礎 サイエンス社
砂川 量子力学 岩波書店
原島 初等量子力学 裳華房
矢口 初歩から学ぶ固体物理学 講談社
成績評価の方法と基準Grading criteria
[評価方法]期末試験(70%)、平常点(30%)
[評価基準]設定した目標に対して60%以上達成している場合に合格
オンラインとなった場合の成績評価の方法と基準は学習支援システムで提示する予定である。
学生の意見等からの気づきChanges following student comments
特になし