| 開講学期／Course Start | 2018年度／Academic Year 後期／Second |
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| 開講曜限／Class period | 火/Tue 9,火/Tue 10 |
| 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／Division of Production Systems Engineering |
| 対象学年／Year | 1年,2年 |
| 授業科目区分／Category | 博士前期課程 大学院自専攻科目 |
| 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 |
| 単位数／Number of Credits | 2.0 |
| 担当教員名／Lecturer | 戎 修二(応用理化学系学科応用物理コース) |
| 時間割コード／Registration Code | MP228 |
| 連絡先／Contact | 戎 修二(K402 ebisu@mmm.muroran-it.ac.jp 0143-46-5620) |
| オフィスアワー／Office hours | 戎 修二(金曜日 16:00-18:00) |
| 更新日／Date of renewal | 2018/09/11 |
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| 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。 これらに対する到達度は、レポートにより評価する。 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 These outcomes are measured measured by a report. |
| 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 |
物性物理/物性化学のための群論入門 小野寺嘉孝著 裳華房 1996(ISBN:4785328061) |
| 参考書等 ／Required Materials |
物性物理学のための群論入門 G. バーンズ著 ; 中村輝太郎, 澤田昭勝訳 培風館 1983(ISBN:4563021539)
応用群論 : 群表現と物理学 犬井鉄郎, 田辺行人, 小野寺嘉孝共著 裳華房 1980(ISBN:9784785328016) Group theory and its applications in physics T. Inui, Y. Tanabe, Y. Onodera Springer-Verlag 1996(ISBN:3540604456) Introduction to group theory with applications Gerald Burns Academic Press 1977(ISBN:0121457508) 物質の対称性と群論 今野豊彦著 共立出版 2001(ISBN:4320034090) |
| 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。 不合格者のうちこの科目の単位を希望する者は再履修しなければならない。 The score of each student is evaluated by report. A grade of more than 60 is accepted for two credits. The failure who hope to acquire the credits must take the course again. |
| 履修上の注意 ／Notices |
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 |
応用物理専門能力 Professional skills in applied physics |
| 備考 ／Notes |
英語コースを履修登録している留学生がいる場合、授業は英語で行う。 The course will be conducted in English if there are foreign students who register English courses. |
| No. | 回（日時） ／Time (date and time) |
主題と位置付け（担当） ／Subjects and instructor's position |
学習方法と内容 ／Methods and contents |
備考 ／Notes |
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| 該当するデータはありません | ||||
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Active learning 1-1 ／主体的学修（予復習，反転授業，小テスト，振り返り 等） |
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Active learning 1-2 ／上記項目に係るALの度合い |
該当なし |
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Active learning 2-1 ／対話的学修（グループ学習，協働，調査体験 等） |
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Active learning 2-2 ／上記項目に係るALの度合い |
該当なし |
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Active learning 3-1 ／深い学修（複数科目の知識の総合化や問題解決型学修 等） |
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Active learning 3-2 ／上記項目に係るALの度合い |
該当なし |