授業科目名				担当教員
物性物理学特論				石川　陽／東海林　篤
時間割番号	単位数	コース	履修年次	期別	曜日	時限
GTZ501	2	(未登録)	1	前期	月	II
［概要と目標］
[Advanced Condensed Matter Physics] This course, which is based on electrodynamics, quantum mechanics, statistical mechanics, condensed matter physics, and group theory, deals with quantum field theory, thermal-equilibrium and nonequilibrium statistical physics, and photonic phenomena in solid-state materials. The essence of the theories and experiments will be systematically lectured for deeper understanding of solid-state materials. 電磁気学、量子力学、統計力学、固体物理学などを基礎として、物性物理学の発展的内容について学ぶ。前半の授業では、第二量子化と物質中の電子と光の相互作用を扱うための理論について学ぶ。後半の授業では、群論を基に、結晶場や外場によるエネルギー準位のシフトや分裂、そして光との相互作用に関する基本的概念を習得する。
[到達目標]
1. to understand the overview of the second quantization 2. to understand the overview of the interaction between light and matter 3. to understand the full-quantum theory of the interaction between light and matter 4. to understand group theory 5. to understand coupling of angular momentum in solid state materials 6. to understand conservation of angular momentum １．第二量子化の概観について説明できること。 ２．物質と光の相互作用の概観について説明できること。 ３．特に、物質と光の相互作用を記述する全量子論について説明できること。 ４．励起子やラマン散乱について説明できること。 ５．角運動量の合成について説明できること。 ６．結晶中の波動関数の重なり積分と選択則について説明できること。
［必要知識・準備］
electrodynamics, quantum mechanics, solid state physics, statistical mechanics ・微分積分学、線形代数学、微分方程式などの数学の知識 ・電磁気学、量子力学、固体物理学、統計力学などの物理学の知識
［評価基準］
No 評価項目 割合 評価の観点 1 小テスト／レポート  100  % homework/examination レポートにおいて到達目標の各項目を達成できたか否かを評価する。
［教科書］
独自の講義ノートを用いる。
［参考書］
Charles Kittel, Quantum Theory of Solids, John Wiley & Sons, Inc. Kenichi Asano, Quantum Theory of Electrons in Solids, University of Tokyo Press, Tokyo George F. Koster, John O. Dimmock, Robert G. Wheeler, and Hermann Statz, Properties of the thirty-two point groups, M.I.T press.
［講義項目］
※第１～７回は石川、第８～１５回は東海林が担当する。 ※授業は教室において対面で行う。 1. Quantum mechanics (A. Ishikawa) 2. Second quantization (A. Ishikawa) 3. Quantum theory of electronic field (A. Ishikawa) 4. Classical electromagnetism (A. Ishikawa) 5. Quantum theory of electromagnetic field (A. Ishikawa) 6. Full-quantum-mechanical theory of interaction between light and matter (A. Ishikawa) 7. Quantum optics (A. Ishikawa) 8. Coupling of angular momentum and Clebsch？Gordan coefficients (A. Shohji) 9. Selection roles of excitons and Raman scattering for semiconductors (A. Shohji) 10. LS coupling excitons (A. Shohji) 11. j-j coupling excitons (A. Shohji) 12. Energy shift and splitting of exciton states by external magnetic field (A. Shohji) 13. Spatial mode of light (A. Shohji) 14. Interaction between forbidden excitons and light with spatial modes (A. Shohji) 15. Summary of condensed matter physics 第１回　量子力学の基本事項 第２回　第二量子化 第３回　電子場の量子論 第４回　古典電磁気学の基本事項 第５回　電磁場の量子論 第６回　物質と光の相互作用の全量子論 第７回　量子光学 第８回　角運動量の合成とクレブシュ-ゴルダン係数 第９回　半導体中の励起子とラマン散乱の光学選択則 第１０回　LS結合型の励起子 第１１回　jj結合型の励起子 第１２回　磁場による励起子のシフトと分裂 第１３回　光の空間モード 第１４回　一光子禁制励起子の一光子による励起 第１５回　物性物理学特論のまとめ
［前年度授業に対する改善要望等への対応］
少しゆっくりと解説する予定。