情報科学部Faculty of Computer and Information Sciences
PHY249KA-CS-353（物理学 / Physics 200）音と光Sound and Light
秋野 喜彦Nobuhiko AKINO
授業コードなどClass code etc
| 学部・研究科Faculty/Graduate school | 情報科学部Faculty of Computer and Information Sciences |
| 添付ファイル名Attached documents | |
| 年度Year | 2023 |
| 授業コードClass code | J0030 |
| 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 | 月2/Mon.2 |
| 科目種別Class Type | |
| キャンパスCampus | 小金井 / Koganei |
| 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 | 2～4 |
| 単位数Credit(s) | 2 |
| 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 | |
| 選択・必修Optional/Compulsory | |
| カテゴリー（2022年度以降入学者）Category (2022~) | |
| カテゴリー（2021年度以前入学者）Category (~2021) | |
| カテゴリーCategory |
専門教育科目 科学基礎科目 |
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Outline (in English)
【Course Outline】
Sound and light are important to understand various fields in information science, e.g. they are physical phenomena essential for information transmission. The aim of this class is to understand basic properties of sound and light, and also to apply and understand these techniques to the various related phenomena.
Prerequisites are “Basics of Natural Science”, “Basic Calculus”, and “Linear Algebra”. Completion of “Application of Calculus 1” will be helpful in this class.
【Learning Objectives】
The aim of this class is to understand basic properties of vibrations and waves physically and also to learn how to express various phenomena in mathematical expressions.
【Learing activities outside of classroom】
Students will be expected to have completed the required assignments after each meeting. Four hours will be your standard study time for this class.
【Grading Criteria/Policies】
Overall grade in this class will be decided based on the followings;
Assignments: 15%, Quizes in each class: 10%, Mid-term examination: 20%, Final examination: 50%
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
音と光は情報伝達に欠かせない物理現象であり，情報科学の応用分野にはこれを扱うものがたくさんあります．本講義の目的は，古典的な音と光の特性を知り，関連する現象を科学的に表現・理解することにあります．
本講の内容を理解するために，「自然科学の基礎」「微積分法の基礎」「線形代数の基礎」を先修科目とします．さらに「微積分法の応用１」の内容を習得しておくと履修が容易になります．
到達目標Goal
振動および波動現象を物理的に理解するとともに，それらの数学的な表現に慣れることを目標とします．
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?
情報科学部ディプロマポリシーのうち「DP1」と「DP4-2」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. ）
現象を数式を用いて扱う能力を養うため，講義を聞くだけでなく自ら問題を解くようにしてもらいます．また，毎回課題を解き・提出してもらいます．課題等の提出は「学習支援システム」を通じて行う予定です．また課題や試験問題の中から，理解度や重要性に応じて適宜解説・フィードバックしていきます．
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.)
あり / Yes
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]：自然界に現れる波と波の性質
・音波，電磁波，地震波，水波など
・波の数量的な比較に必要な量（振幅，波長，振動数，波の速さ，位相，位相差，波面）
・波が伝わるときの特徴（反射，屈折，回折，干渉）
・縦波と横波
・横波の偏波（偏光）
2[対面/face to face]：周期運動の記述
・さまざまな周期運動
・サイン関数
・フーリエ級数
3[対面/face to face]：単振動
・単振動の物理
・振り子
・非調和振動
4[対面/face to face]：減衰振動
・摩擦による減衰
・減衰振動の種類
・単振動との比較
5[対面/face to face]：強制振動と共鳴
・外部からの周期的な力
・強制振動の動き
・共鳴
6[対面/face to face]：サイン波
・式と物理現象
・式に現れる量と波の特徴
・波動方程式
・重ね合わせ
7[対面/face to face]：波の干渉
・進行波と定在波
・一般的な波形とフーリエ級数
・うなり
・ホイヘンスの原理
・回折と干渉
8[対面/face to face]：音波
・物体を伝わる音波
・縦波，粗密波，圧縮波
・超音波
・聴覚，デシベル
・音波の利用
9[対面/face to face]：気柱の共鳴
・空気の性質と音速
・気柱の共鳴
10[対面/face to face]：弦の共鳴
・基本振動数，高調波
・弦を伝わる波
・波の速さとエネルギー
11[対面/face to face]：弦の振動の解析①
・フーリエ級数
・波動方程式
・境界条件と初期条件
・解の重ね合わせ
12[対面/face to face]：弦の振動の解析②
・境界条件と初期条件
・解の重ね合わせ
13[対面/face to face]：幾何光学
・光波と光線
・幾何光学
・反射と屈折
・レンズ
・光学装置
14[対面/face to face]：電磁波
・電磁波と光
・光の速さ，波長と振動数
・偏光
・光の伝播，屈折，反射
・光の吸収と放出
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.)
学習支援システムを参照して下さい．各回に課題を出す予定です．なお，本授業の準備・復習等の授業時間外学習は，各週につき4時間を標準とします．
テキスト（教科書）Textbooks
指定テキストはありません．
必要の応じて，学習支援システムを通じて随時配布します．
参考書References
・一般的な振動と波動の書籍であれば参考になります。
・「振動」に関しては力学の書籍が参考になります。一例としては「自然科学の基礎」のテキストが挙げられます。
大学生のための基礎シリーズ４ 物理学入門１
・「波動」に関しては電磁気学の書籍が参考になります。一例としては「電磁気の基礎」のテキストが挙げられます。
大学生のための基礎シリーズ５ 物理学入門２
成績評価の方法と基準Grading criteria
課題（15％）・授業内ミニテスト（10％）・中間試験(25%)，および期末テスト(50%)の総合点にて評価します。
学生の意見等からの気づきChanges following student comments
この授業の前提として、「自然科学の基礎」「微積分法の基礎」「線形代数の基礎」の理解が重要となります。それらをベースにして、物理を必要とする情報科学の応用分野を学習していきます。物理現象を数学的に表現する練習にもなります。頑張りましょう。