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授業科目名
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担当教員
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量子力学I演習
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堀 裕和／坂野 斎
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時間割番号
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単位数
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コース
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履修年次
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期別
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曜日
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時限
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| 262027 | 1 | E | 2 | 後期 | 月 | IV |
| ［概要］ | ||||||
| 半導体のバンド構造、量子デバイスの理解に不可欠である量子力学の基本的知識を演習形式で学ぶ．量子力学の理解のためはことばによる説明ではなく、簡単な問題を自分の手で解きつつ疑問点を問いただし、この概念に慣れてしまうのがよい。波動（物質波、電磁波等あらゆる波動を含む）の基本的性質，物質波が粒子のアンサンブルであること，簡単な系での量子力学的現象（浸みだし効果，トンネル効果，共鳴トンネル効果）をまなんだのち，量子デバイスの草分けであるエサキダイオードの動作原理に言及する． | ||||||
| ［具体的な達成目標］ | ||||||
| 1. 平面波とその重ね合わせの諸性質（位相速度，分散関係式）を理解すること． 2. 量子力学が粒子のアンサンブル=波動を記述していることを理解すること． 3. 簡単な系のシュレディンガー方程式を解けること． |
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| ［必要知識・準備］ | ||||||
| 授業にもってくるもの： 使い慣れた電卓 | ||||||
| ［評価方法・評価基準］ | ||||||
| 授業での回答発表、または、口頭試問を必須とする． 毎回，前回の復習テストをおこなう．口頭発表（30%），小テスト（70%）に規格化して 採点する． |
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| ［教科書］ | ||||||
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| ［参考書］ | ||||||
| ［講義項目］ | ||||||
| 1. 量子力学の必要性(1/2): 2. 量子力学の必要性(2/2)： 物質波 3. 量子力学のレシピ(1/6)： 量子力学の仮説 4. 量子力学のレシピ(2/6)： 自由空間での物質波 5. 量子力学のレシピ(3/6)： 自由空間での物質波（重ね合わせ） 6. 量子力学のレシピ(4/6)： 平面波とその重ね合わせの性質（位相速度） 7. 量子力学のレシピ(5/6)： 平面波とその重ね合わせの性質（分散関係） 8. 量子力学のレシピ(6/6)： 仮説の帰納的説明 9. 量子井戸構造とトンネル効果(1/8)： 浸み出し効果 10. 量子井戸構造とトンネル効果(2/8)： 浸み出し効果(日常で観測されない理由) 11．量子井戸構造とトンネル効果(3/8)： トンネル効果(エネルギーが大きい場合) 12．量子井戸構造とトンネル効果(4/8)： トンネル効果（エネルギーが小さい場合） 12．量子井戸構造とトンネル効果(5/8)： トンネル効果(日常で観測されない理由) 13．量子井戸構造とトンネル効果(6/8)： 共鳴トンネル効果 14．量子井戸構造とトンネル効果(7/8)： 共鳴トンネル効果 15．量子井戸構造とトンネル効果(8/8)： エサキダイオードの動作原理 |
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| ［教育方法］ | ||||||
| 量子力学的現象は言葉で表現できなく，数式をつかって表現される． これに慣れるため，小テストには前回のテーマから計算問題を出題する．テスト終了後回答を示し，できなかった部分に関しては再提出の機会をあたえる． また，数式やグラフの意味の説明ができるようにするため，一回は発表または口頭試問を課す．必要に応じて発表や口頭試問の準備の手助けをする． |
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| ［JABEEプログラムの学習・教育目標との対応］ | ||||||
| 過年度生対象の科目のためなし． | ||||||
| ［その他］ | ||||||
| (未登録) | ||||||