開講学期 Course Start	2014年度 前期
授業区分 Regular or Intensive	週間授業
対象学科 Department	生産システム工学系専攻
対象学年 Year	1
必修・選択 Mandatory or Elective	選択
授業方法 Lecture or Seminar	講義
授業科目名 Course Title	固体物性学
授業科目名(英語) Course Title	[授業科目名(英語)]
単位数 Number of Credits	2
担当教員 Lecturer	戎 修二
教員室番号 Office	K402
連絡先(Tel) Telephone	0143-46-5620
連絡先(E-mail) E-mail	ebisu(at)mmm.muroran-it.ac.jp
オフィスアワー Office Hour	金曜日 16:00-18:00 Friday 16:00-18:00
授業のねらい Learning Objectives	固体を結晶か非結晶（アモルファス）かに大別することがある。この講義では結晶としての固体をを取り扱う。電子材料の多くは、構成原子の外殻電子状態に機能発現の鍵を持っており、この電子状態はどのような対称性を持った結晶中に原子が置かれているかによって大きく変わる。対称性を扱う学問である群論の、固体物性学への応用は有益である。また固体物性学に関連する論文を読む際、群論の知識がないと理解が困難な記述に遭遇することも多い。この講義では群論の基礎を修得し、群の表現に慣れ、固体物性学への応用事例を学ぶ。　 Solids are classified into crystalline and amorphous substances. We deal with crystalline solids in this lecture. The function of most electronic materials originates from the outer-shell electronic states in constituent atoms, which are greatly affected by configuration of surrounding atoms, namely a symmetry of the crystal structure. The application of the study “group theory”, which deals with symmetry, in solid state physics is useful. You may occasionally encounter difficulties about understandings of expressions in articles related to solid state physics because of your lack of knowledge about the group theory. Aims of this lecture are learning of basis of the group theory, being familiar with its expressions and learning of its application in solid state physics.
到達度目標 Outcomes Measured By:	１． 結晶としての固体を扱う際の、対称性の重要性を説明できる。 ２． 群の概念を説明できる。 ３． 対称操作による関数の変換ができる。 ４． 既約表現について理解している。 ５． 空間群について説明できる。 ６． 固体物性学への群論の適用方法が理解できる。　 1. Ability to explain about importance of symmetry when dealing with crystalline solids 2. Ability to explain concept of group 3. Ability to transform functions by symmetry operations 4. Understandings of irreducible representations 5. Ability to explain about space group 6. Understanding how to apply the group theory in solid state physics
授業計画 Course Schedule	総授業時間数（実時間）：22.5時間 Total lecture hours (actual time）: 22.5 hours 第１週　対称性と群 第2週 群論の有益性 第3週　群の概念、積表、部分群、共役な元、類 第4週　対称操作による関数の変換 第5週　群の表現と基底、可約表現、既約表現 第6週　量子力学への応用 第7週　積表現と選択則 第8週　点群 第9週　分子振動 第10週　分子の電子状態 第11週　スピンと２価表現 第12週　対称積表現と反対称積表現 第13週　結晶の対称性 第14週　結晶場によるJ多重項の既約表現への簡約 第15週　結晶場が化合物磁性におよぼす影響　 No. 1 Symmetry and group No. 2 Usefulness of group theory No. 3 Concept of group, Multiplication table, Subgroup, Conjugate elements, Class No. 4 Transformation of functions associated with symmetry operations No. 5 Representation and basis of group, Reducible representations, Irreducible representations No. 6 Application in quantum mechanics No. 7 Product representation and selection rule No. 8 Point groups No. 9 Molecular vibration No. 10 Electronic states of molecules No. 11 Spin and double-valued representation No. 12 Product symmetric representation and product antisymmetric representation No. 13 Crystalline symmetry No. 14 Reduction of J multiplet to irreducible representation by crystalline electric field No. 15 Influence of crystalline electric field on magnetism of compounds
教科書 Required Text	小野寺嘉孝著「群論入門」裳華房# Onodera, Y., Introduction to Group Theory in Physics of Molecules and Solids, Shokabo#
参考書 Required Materials	・G. バーンズ著、中村輝太郎・澤田昭勝共訳「物性物理学のための群論入門」培風館 # ・犬井鉄郎、田辺行人、小野寺嘉孝著「応用群論　−群表現と物理学- （増補版）」裳華房 # ・上記の英訳本：T. Inui, Y. Tanabe, Y. Onodera著「Group Theory and Its Applications in Physics」, Springer, Solid-State Sciences # ・Gerald Burns, Introduction to Group Theory with Applications, trans. Kitaro Nakamura and Akikatsu Sawada, Baifukan # ・Teturo Inui, Yukito Tanabe and Yositaka Onodera, Applied Group Theory: Group Representation and Physics, enlarged edition, Shokabo # ・English version of the above ref.: T. Inui, Y. Tanabe and Y. Onodera, Group Theory and Its Applications in Physics, Springer, Solid-State Sciences #
教科書・参考書に関する備考
成績評価方法 Grading Guidelines	レポートにより評価し、60点以上を合格とする。 The score of each student is evaluated by report. A grade of more than 60 is accepted for two credits.
履修上の注意 Please Note	量子力学を復習しておくこと。　 It is recommended to review quantum mechanics.
教員メッセージ Message from Lecturer	固体物性学に関連する論文や書籍の中で、ことわりなく群論の表現が出て来ることも多くあります。それほど難しいことを述べていなくても、群論に慣れていないと難解なことと認識してしまい、先に進めないことがあります。この講義では、対称性とは何か、群論とは何か、というところから始めて、どういう場合に群論が使われるかを学習します。この講義を通して、固体物性に関する文献をより詳細に読めるようになることを望みます。 演習を交えて進めますので、必ずしも授業計画に記載の内容が完了するとは限りません。しかし、教科書を最後まで読破し、各自の研究にも活かしていただきたく思います。　 Expressions related to group theory are often used without any notice in papers or books on solid state physics. Although they are not so difficult, you would recognize them to be abstruse if you were not familiar with group theory and you would not able to go ahead anymore. We will start from the basis, such as 'What is symmetry?' or 'What is group theory?'. Applications of group theory in solid state physics will be lectured. I hope you will able to read articles related to solid state physics in detail. Exercises will be also done in order to understand deeply, so the program might not be finished. However, I hope you will finish reading of the textbook and apply group theory in your research.
学習・教育目標との対応 Learning and Educational Policy
関連科目 Associated Courses
備考 Remarks