授業科目名	量子力学
時間割番号	TEE314
担当教員名	内山　智香子
開講学期・曜日・時限	前期・火・II	単位数	2
＜対象学生＞
(未登録)
＜授業の目的＞
トンネル効果をはじめ、原子や電子などのミクロレベルでは我々の直観と反する現象が多く存在する。このようなミクロレベルでの現象を記述するために必要な数学的道具を提供するのが、量子力学という分野である。この講義では、演習問題やコンピュータシミュレーションを利用しつつ、量子力学の基本原理を学ぶことを目的とする。
＜本授業科目による獲得・涵養が特に期待されるコンピテンシー＞（能力・資質）
工学部(～2023年度入学生)>電気電子工学科向け 記号 コンピテンシー（能力・資質） 説明   EE-A 専門 1.数学・物理 力学と波動現象を中心とした基本的な物理現象を微分方程式と解で示し、その意味を論理的に説明できる。 ○ EE-B 共通 汎用能力 ３・数量的リテラシー さまざまな情報を統計学的手法などにより、数理的に表現・分析できる。 ◎ EE-C ４・論理的思考力 情報を多面的・客観的にとらえ、筋道を立てて根拠を示しながら説明できる。 ○
＜到達目標＞  到達目標とは
目標NO 説明 コンピテンシーとの対応 EE 1 量子力学における波動性と粒子性の物理的意味について説明できる。 EE-A 2 気体分子運動論における確率分布密度と期待値の物理的意味について説明できる。 EE-A 3 古典力学と量子力学の違いについて説明できる。 EE-B 4 不確定性関係について説明できる。 EE-A 5 量子力学の基本的な記述方法について説明できる。 EE-C 6 シュレディンガー方程式の解を求めることができること。 EE-A 7 量子力学における物理量の期待値の求め方とその物理的意味について説明できる。 EE-A
＜成績評価の方法＞
目標No 割合 評価の観点 1 10% 光・水素原子・黒体輻射・固体の比熱などにおける波動性と粒子性の物理的意味を理解している。 2 10% ボルツマン分布の物理的意味と期待値の求め方について理解している。 3 10% 古典的な運動方程式とシュレディンガー方程式の求め方について理解している。 4 15% 位置と運動量の不確定性関係の具体的な意味について理解している。 5 15% シュレディンガー方程式と波動関数の物理的意味について理解している。 6 30% 具体的な系（自由粒子・調和振動子・１次元ポテンシャルなど）に対するシュレディンガー方程式を解くことができる。 7 10% 具体的な系における物理量の期待値を求めることができる。 合計 100%
＜授業の方法＞
線形代数、微分方程式、波動力学
＜受講に際して・学生へのメッセージ＞
(未登録)
＜テキスト＞
小野寺 嘉孝, 演習で学ぶ量子力学, 裳華房, ISBN:478532211X
＜参考書＞
猪木 慶治、川合 光, 量子力学1, 講談社, ISBN:406153209X
＜授業計画の概要＞
1 タイトル 量子力学誕生までの歴史（１）光の波動性・水素原子の発光スペクトル 事前学習 事後学習 事前学習：高校の習得内容の復習 事後学習：光の波動性・水素原子に関する復習 授業内容 光の波動性と粒子性について理解し、説明できる。 2 タイトル 量子力学誕生までの歴史（２）原子模型・物質の波動性と粒子性 事前学習 事後学習 事前学習：高校の習得内容及び前回までの復習 事後学習：原子模型・物質の波動性と粒子性に関する復習 授業内容 物質の波動性と粒子性について理解し、説明できる。 3 タイトル 量子力学誕生までの歴史（３）黒体輻射 事前学習 事後学習 事前学習：高校の習得内容及び前回までの復習 事後学習：黒体輻射に関する復習 授業内容 黒体輻射について理解し、説明できる。 4 タイトル 量子力学誕生までの歴史（４）固体の比熱 事前学習 事後学習 事前学習：高校の習得内容及び前回までの復習 事後学習：固体の比熱に関する復習 授業内容 固体の比熱について理解し、説明できる。 5 タイトル 量子力学誕生までの歴史（５）気体分子運動論 事前学習 事後学習 事前学習：高校の習得内容及び前回までの復習 事後学習：気体分子運動論に関する復習 授業内容 気体分子運動論について理解し、説明できる。 6 タイトル 量子力学誕生までの歴史（６）解析力学 事前学習 事後学習 事前学習：高校の習得内容及び前回までの復習 事後学習：解析力学に関する復習 授業内容 解析力学の概略について理解し、例を用いて説明できる。 7 タイトル 量子力学誕生までの歴史（７）確率分布 事前学習 事後学習 事前学習：高校の習得内容及び前回までの復習 事後学習：確率分布に関する復習 授業内容 確率分布について理解し、説明できる。 8 タイトル 量子力学の特徴：不確定性関係・波動性と粒子性 事前学習 事後学習 事前学習：高校の習得内容及び前回までの復習 事後学習：不確定性関係に関する復習 授業内容 量子力学の特徴：不確定性関係について理解し、説明できる。 9 タイトル シュレディンガー方程式・波動関数の確率的解釈 事前学習 事後学習 事前学習：高校の習得内容及び前回までの復習 事後学習：シュレディンガー方程式に関する復習 授業内容 シュレディンガー方程式・波動関数の確率的解釈について理解し、説明できる。 10 タイトル シュレディンガー方程式・自由粒子に対する解法 事前学習 事後学習 事前学習：高校の習得内容及び前回までの復習 事後学習：自由粒子に対するシュレディンガー方程式の解法に関する復習 授業内容 自由粒子に対するシュレディンガー方程式の解法について理解し、説明できる。 11 タイトル 物理量の期待値 事前学習 事後学習 事前学習：高校の習得内容及び前回までの復習 事後学習：物理量の期待値に関する復習 授業内容 量子力学における物理量の期待値の求め方について理解し、説明できる。 12 タイトル 調和振動子・不確定性関係 事前学習 事後学習 事前学習：高校の習得内容及び前回までの復習 事後学習：調和振動子に関する復習 授業内容 量子的な調和振動子の表現方法について理解し、説明できる。 13 タイトル １次元ポテンシャルに対するシュレディンガー方程式の解（１） 事前学習 事後学習 事前学習：高校の習得内容及び前回までの復習 事後学習：１次元ポテンシャルに対するシュレディンガー方程式の解に関する復習 授業内容 １次元井戸型ポテンシャルに対するシュレディンガー方程式の設定方法を理解し、説明できる。 14 タイトル １次元ポテンシャルに対するシュレディンガー方程式の解（２） 事前学習 事後学習 事前学習：高校の習得内容及び前回までの復習 事後学習：１次元ポテンシャルに対するシュレディンガー方程式の解に関する復習 授業内容 １次元井戸型ポテンシャルに対するシュレディンガー方程式の解法を理解し、説明できる。 15 タイトル 総括およびまとめ 事前学習 事後学習 事前学習：前回までの復習 事後学習：この授業で学んだ内容に関する復習 授業内容 これまでの授業のまとめと試験問題の出題意図の解説 16 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 17 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 18 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 19 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 20 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 21 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 22 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 23 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 24 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 25 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 26 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 27 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 28 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 29 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 30 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容
＜実務経験のある教員による授業科目の概要＞
担当教員は、理化学研究所にて基礎科学特別研究員として勤務した経験を有する。その際、フォトンの媒介による原子間の量子コヒーレンスの生成と消滅のダイナミクスについて、フォトンを表す調和振動子や電子等の量子力学的性質に基づく量子統計力学的手法を用いた研究を行った。本講義では、上記研究の経験を生かし、量子力学の初歩がどのように研究の最前線に生かされるのか、演習などの実践を交え、折に触れて説明を行う。
＜前年度授業に対する改善要望等への対応＞
穴埋めの授業スライドを配布し，重要項目のみ筆記する授業形式に対して全体的に好感触を得ている．授業中に，質問やもう一度聞きたい箇所がないか，頻繁に問いかけ，聞き逃しや理解不足をなくす努力を今年度も継続して行う．
＜備考＞
(未登録)