理工学部Faculty of Science and Engineering
PHY300XG（物理学 / Physics 300）量子力学ＩＩQuantum Physics ＩＩ
松尾 由賀利Yukari MATSUO
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 | 2024 |
| 授業コードClass code | H9277 |
| 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 | 月3/Mon.3 |
| 科目種別Class Type | |
| キャンパスCampus | 小金井 |
| 教室名称Classroom name | 小東館-E102 |
| 配当年次Grade | 3年 |
| 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 |
創生科学科 学科専門科目 |
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Outline (in English)
（Course outline）
Fundamentals of so-called quantum mechanics II and statistical mechanics, both of which are necessary to learn physics. This will help to understand how microscopic physics and macroscopic physics are related to each other.
（Learning Objectives）
The goal of this course is to learn angular momentum, spin, perturbation, and the basics of statistical mechanics.
（Learning activities outside of classroom）
Before/after each class meeting, students will be expected to spend four hours to understand the course content.
（Grading Criteria /Policy）
Your overall grade in the class will be decided based on the following
Term-end examination: 80%, in class contribution: 20%
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
いわゆる量子力学Ⅱおよび、統計力学の基本について学ぶ。ともに物理学の理解には必要不可欠のものである。また、これらのことを理解することで、ミクロな世界とマクロな世界の繋がりを知る。
到達目標Goal
量子力学Ⅱの重要な概念である、角運動量、スピン、摂動、対称性と保存則について理解する。また、統計力学の重要な概念である、分布関数、統計、自由エネルギーについて理解する。
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. ）
授業は講義を中心とし、講義期間中に節目での小テストを複数回行う。次の回に解説を行いフィードバックする．
授業形態は対面授業を基本とし、状況に応じて一部オンラインを併用する場合がある。方法については授業内および学習支援システム内の教材にて提示する。
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]：量子論の復習
量子論で学んだ量子力学Iの重要な概念について復習する
2[対面/face to face]：量子力学の基礎
量子力学において重要な演算子、固有関数、固有値の概念、交換関係、エルミート性を学ぶ
3[対面/face to face]：角運動量(1)
量子力学において現れる時間・空間における対称性から、エネルギー、運動量、ついで角運動量の演算子を定義し、それらが保存することを示す
4[対面/face to face]：角運動量(2)
軌道およびスピン角運動量と、それらの成分の間の交換関係を任意の粒子の場合に一般化する
5[対面/face to face]：角運動量(3)
角運動量の合成とその性質について学ぶ
6[対面/face to face]：摂動(1)
厳密に解けないシュレーディンガー方程式の近似解をもとめる摂動法について学ぶ。最初に時間によらない摂動について説明する
7[対面/face to face]：摂動(2)
摂動ポテンシャルが時間に依存する場合の状態ベクトルの時間変化の様子について学ぶ
8[対面/face to face]：対照性と保存則
並進対称性と運動量保存則、回転対称性と角運動量、パリティと選択則について学ぶ
9[対面/face to face]：熱力学の復習
熱力学で学んだ重要な概念について復習する
10[対面/face to face]：マクスウェル-ボルツマン分布
理想気体の分子の速度分布則を特別な仮定のもとに導く（マクスウェルの方法）。次により一般的な方法で導く。そしてボルツマン分布について学ぶ
11[対面/face to face]：等重率の原理とミクロカノニカル分布
分子の運動を量子力学を用いて位置と運動量の位相空間で考える。そして、等重率の原理により、分子運動を考察する
12[対面/face to face]：カノニカル分布
カノニカル分布と分配関数について説明する。エネルギー等分配則を導き、分配関数を用いて自由エネルギーの統計力学的定義を与える
13[対面/face to face]：カノニカル分布の応用
統計力学に基づいて、2原子分子気体のエネルギーとプランク放射について学ぶ
14[対面/face to face]：量子力学Ⅱのまとめ
量子力学Ⅱで学んだ重要な概念についてまとめる
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時間を標準とする】量子論、熱力学の基本的なところを理解しておく。また、講義内容の理解を深めるため、自分で実際に問題を解いてみる。
テキスト（教科書）Textbooks
特に指定しないが、以下の参考書を参照する
参考書References
量子力学 小形正男著（裳華房テキストシリーズ物理学）
統計力学 北原和夫、杉山忠男著（講談社基礎物理学シリーズ）
などの教科書を参考にする。
成績評価の方法と基準Grading criteria
定期試験の成績80%、講義期間中複数回の小テストを含む平常点20%とし、総合的に評価する。
学生の意見等からの気づきChanges following student comments
特になし