2012年度シラバス

開講学期 Course Start	2012年度後期
授業区分 Regular or Intensive	週間授業
対象学科 Department	応用理化学系学科・応用物理コース
対象学年 Year	2
必修・選択 Mandatory or Elective	必修
授業方法 Lecture or Seminar	講義
授業科目名 Course Title	量子論
単位数 Number of Credits	2
担当教員 Lecturer	戎修二
教員室番号 Office	K604
連絡先(Tel) Telephone	0143-46-5620
連絡先(E-mail) E-mail	ebisu＠mmm.muroran-it.ac.jp
オフィスアワー Office Hour	金曜日 16:00-18:00
授業のねらい Learning Objectives	物質は原子やその集合体である分子を単位として構成されており、原子・分子中に存在するさらに小さな電子は物質のマクロな物性に重要な影響を与える。これらの小さな粒子の振る舞いを通常の力学（古典力学と呼ぶ）を適用して解釈しようとすると破綻を来し、ミクロな世界でのルールである量子力学が必要となる。量子力学の基礎的事項を扱う本授業「量子論」では、光や電子等の粒子・波動の二重性を理解し、ミクロな粒子の振る舞いをシュレーディンガー波動方程式で記述する方法およびその解法を習得する。
到達度目標 Outcomes Measured By:	１．量子力学誕生のきっかけとなった現象について理解し、簡単な説明ができる。２．光や電子等の粒子・波動の二重性、ド・ブローイ波、不確定性原理について理解し、　　関連する物理量の簡単な計算ができる。３．運動量演算子とハミルトニアンを微分演算子で表し、波動関数に作用させることが　　できる。４．簡単な系でシュレーディンガー波動方程式を立て、それを解くことができる。５．量子数で状態を記述することの意味を理解し、実例に適用できる。
授業計画 Course Schedule	総授業時間数（実時間）；24時間第１週　　シラバスの説明、量子力学に関連する人物・事項の認知度調査　　　　　簡単な数学のおさらい第２週　　古典物理学の破綻　　　　　１章；黒体放射、熱容量、光電効果第３週　　量子力学の誕生　　　　　１章；プランク第４週　　光量子説、ボーアの量子仮説、物質波　　　　　１章；アインシュタイン、ボーア、ド・ブローイ第５週　　量子論の考え方、不確定性原理　　　　　２章；ハイゼンベルク第６週　　波動関数の意味、波動方程式の復習　　　　　２章；二重スリット、粒子か？波動か？第７週　　数学的準備、微分演算子、運動量演算子、ハミルトニアン　　　　　２章；ナブラ、ラプラシアン第８週　　シュレーディンガーの波動方程式（１）　　　　　２章；シュレーディンガー、時間を含むシュレーディンガー方程式第９週　　シュレーディンガーの波動方程式（２）　　　　　２章；古典力学との対応、エーレンフェストの定理第10週　　シュレーディンガーの波動方程式（３）　　　　　２章；定常波、固有値、固有関数、時間を含まないシュレーディンガー方程式第11週　　箱の中の自由粒子（１）　　　　　３章；量子化、零点エネルギー、エネルギー準位、励起、縮退第12週　　箱の中の自由粒子（２）　　　　　３章；周期的境界条件、直交性第13週　　調和振動子　　　　　３章；復元力がある簡単な系への適用第14週　　水素原子　　　　　３章；原子構造が最も簡単な水素への適用第15週　　全体の復習第16週　　定期試験・次週のレジュメを予め配付し、Webでも公開しますので、教科書と対照して予習　すること。理解のしやすさが大きく変わります。・３回ほど、課題を課します。
教科書 Required Text	小出昭一郎著「量子論（改訂版）」裳華房　基礎物理学選書２　定価(2625円)
参考書 Required Materials	・小出昭一郎著「量子力学（I）（改訂版）」　裳華房　基礎物理学選書５Ａ　定価(2835円) 　（図書館に３冊所蔵あり；教科書と相補的な内容）# ・P. W. ATKINS著、千原秀昭・中村恒男訳　「アトキンス物理化学（上）第６版」東京化学同人　定価(5670円)（図書館に７冊所蔵あり）# ・原島鮮著「初等量子力学（改訂版）」裳華房　定価(3150円)（図書館に５冊所蔵あり）# ・都筑卓司著「なっとくする量子力学」講談社　定価(2835円)（図書館に４冊所蔵あり）#
教科書・参考書に関する備考	毎回の講義内容のレジュメおよび、必要に応じてプリントを配付する。
成績評価方法 Grading Guidelines	数回（3回を予定）課すレポートの平均点を25点満点に換算し、定期試験の点数を75点満点に換算し、これらの合計点で評価する。合計点が60点以上のものを合格とする。不合格者には、一度だけ再試験を実施し、上と同様の換算で合計点60点以上を合格とする。ただし、再試験の最高評価点（換算合計点）は89点とする。再試験不合格者は再履修すること。
履修上の注意 Please Note	1.毎回出席することが大前提である。やむを得ない理由で欠席した場合には、公開して　　　いる資料・教科書できちんと勉強し、翌週に臨むこと。さもなければ、ついてこられなく　　　なります。原則として４回以上の欠席者は、定期試験の受験資格を失うものとする　　　（3回まで欠席して構わないという意味では決してない）。 2．次週のレジュメを予め渡しますので、予習をしておくこと。また、教科書もきちんと読む　　　こと。 3．振動・波動論の内容を理解していることが望ましい。 4．緊急の告知は電子掲示板等でおこなう。
教員メッセージ Message from Lecturer	量子論・量子力学に関連する書籍は数多く出版されています。その内容は、高度な数学を必要とする非常に難解なものから、気軽に読めるものまで幅広く存在し、易しい部類の書籍のタイトルには、「よくわかる」、「やさしい」などの修飾語が目立ちます。これは、量子力学が非常に難しい学問であるという認識が多くの人に持たれていることを表しているのと同時に、重要であるがゆえに、また面白いがゆえに、皆が知りたがっているということの表れでもあると思います。量子力学を真正面から捉えて高度な研究に適用していくことは、確かに難解です。しかし
学習・教育目標との対応 Learning and Educational Policy	この授業の単位修得は、応用物理コース学習・教育目標の(D)：理工学基礎に対応しており、JABEE基準１(1)の(d)-(1a)に対応している。
関連科目 Associated Courses	履修にあたって、２学年前期開講の必修科目：解析C、振動波動論、電磁気学および電磁気学演習を履修・理解しておくことが望ましい。今後の関連科目は、３学年前期開講の量子力学、統計熱力学、固体物理学、応用光学等である。
備考 Remarks	授業の資料等を {http://www.mmm.muroran-it.ac.jp/~10999418/qtl/qtl12.html} で公開（開講が近づいてから）します。上記URLにおいて、ティルデ（波線：~）と半角小文字のキュー・ティー・エル（qtl：２箇所あります）の入力間違いに注意して下さい。