| 開講学期／Course Start | 2023年度／Academic Year 前期／First |
|---|---|
| 開講曜限／Class period | 月/Mon 5 , 月/Mon 6 |
| 授業区分／Regular or Intensive | 週間授業 |
| 対象学科／Department | システム理化学科物理物質システムコース |
| 対象学年／Year | 3年 , 4年 |
| 授業科目区分／Category | 教育課程 システム理化学科 |
| 必修・選択／Mandatory or Elective | 必修 |
| 授業方法／Lecture or Seminar | 講義科目 |
| 授業科目名／Course Title | 固体物理Ａ／Solid State Physics A |
| 単位数／Number of Credits | 2 |
| 担当教員名／Lecturer | 戎 修二 (システム理化学科物理物質システムコース) |
| 時間割コード／Registration Code | J4078 |
| 連絡先／Contact | 戎 修二(K402 ebisu@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；時間外でも都合がつけば対応します。) |
| 実務経験／Work experience |
| 更新日／Date of renewal | 2023/02/13 |
|---|---|
| 授業のねらい ／Learning Objectives |
金属、半導体、磁性体、誘電体、超伝導体などの各種材料の物性を理解する上で基礎となる固体における物理学を「固体物理A」、「固体物理B」で学習する。 固体物理Ａでは、固体材料における原子分子の周期的配列である結晶格子とその結合力の機構や結晶構造を理解して、Ｘ線回折現象・実験・解析の方法を学習する。 |
| 到達度目標 ／Outcomes Measured By: |
１．固体における原子の結合の仕方について理解する。 ２．結晶の構造およびＸ線回折によるその構造解析法を理解する。 ３．格子振動について理解する。 |
| 授業計画 ／Course Schedule |
総授業時間数（実時間）；22.5時間 第１回 シラバスの説明、固体物理Ａの概要 第２回 量子論（前期量子論；講義「量子力学A」と相補的に概説） 第３回 量子論（原子の構造；講義「量子力学A」と相補的に概説） 第４回 気体分子運動（気体の圧力、理想気体の比熱） 第５回 気体分子運動（マクスウェルの速度分布則、エントロピー） 第６回 原子を結びつける力（ファンデルワールス結合、イオン結合） 第７回 原子を結びつける力（共有結合、金属結合、水素結合） 第８回 結晶の構造 結晶の対称性（結晶の単位胞、結晶系、ブラべー格子） 第９回 結晶の構造 結晶の対称性（結晶の面指数・方向指数） 第10回 結晶の構造 X線回折（結晶構造の解析法） 第11回 結晶の構造 X線回折（結晶構造の例、結晶の不完全性） 第12回 格子原子の熱振動（固体中の縦波、結晶の格子振動） 第13回 格子原子の熱振動（一次元単純格子の振動） 第14回 格子原子の熱振動（単位格子に2個の原子を含む一次元格子の振動） 第15回 まとめ・補足 定期試験 ・事前に公開する資料や教科書を用いて自己学習した上で授業に臨むこと。 ・教科書章末問題の略解・解説は、適切な時期にMoodleで公開しますので、 その前に自身で取り汲んだ上で参考にすること。 ・各回の学修時間の目安は、事前・事後合わせて４時間必要です。 新型コロナウイルス感染症の流行状況に伴い、学生への十分な周知のもと、授業計画・授業実施方法は変更する可能性があります。 |
| 教科書 ／Required Text |
応用物性論 青木昌治著 朝倉書店 1969(ISBN:9784254135565) |
| 参考書等 ／Required Materials |
物理学 小出昭一郎著 裳華房 1997(ISBN:9784785320744)
固体物理学入門 上 Charles Kittel [著] ; 宇野良清 [ほか] 共訳 丸善 2005(ISBN:9784621076538) 固体物理学入門 下 Charles Kittel [著] ; 宇野良清 [ほか] 共訳 丸善 2005(ISBN:9784621076545) |
| 成績評価方法 ／Grading Guidelines |
２回の課題レポートの合計点を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79点とする。再試験不合格者は再履修すること。 到達度目標1-3については、課題および定期試験において論述問題および計算問題を出題して評価する。 新型コロナウイルス感染症の流行状況に伴い、学生への十分な周知のもと、成績評価方法は変更する可能性があります。 |
| 履修上の注意 ／Notices |
次回のレジュメを予め、Moodle上で公開しますので、教科書と対照して予め自己学習すること。理解のしやすさが大きく変わります。レジュメは自身の判断で、必要と思えばプリントアウトして授業時に持参すること。また、タブレットなどにダウンロードしたものの使用も認める。 課題を２回課します。 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、 その回の内容を自ら勉強し、翌週に臨むこと。 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公開しますので、自己学習をしておくこと。また、教科書も きちんと読むこと。 ３． 毎回、出欠確認を兼ねてミニットペーパーを提出してもらいます。 その名の通り1分とはいかないかもしれませんが、ほんの数分で自分なりに その週の内容をまとめて（あるいは自分が最重要と感じたことを書いて） 提出すること。 ４． 積極的に質問すること。授業中の質問が最も望ましいです。授業直後や 教員室を訪ねての質問も歓迎します。 ５． 緊急の告知は掲示等でおこなう。 |
| 教員メッセージ ／Message from Lecturer |
固体物理学は、現代社会を構成している様々な機能性材料を理解する上で欠かすことの出来ない基礎学問です。しかし、固体物理学を理解するためには、力学、振動・波動論、電磁気学、熱力学、量子力学、統計力学などの物理学、またベクトル解析や微分方程式などの物理数学の知識、さらには化学結合などの化学の基礎知識など、多くのことを理解している必要があり、難解な部分もあります。わからないときは、これらの基礎学問に立ち返る必要も出てきますが、億劫がらずに努力を続けてください。 |
| 学習・教育目標との対応 ／Learning and Educational Policy |
学生便覧「学習目標と授業科目との関係表」参照 |
| 関連科目 ／Related course |
物理数学、振動・波動論、電磁気学A, B、量子力学A, B、結晶構造学、統計力学等の科目と密接に関係し、固体物理Ｂ、量子物質科学A, B, C, D（半導体、誘電体、超伝導、磁性に関する物理学）の基礎となっている。 |
| 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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| 1 | 14 | 主体的学習 | 自ら主体的学習の成果を測れるように、毎回振り返りの時間を設ける。 | |
| 2 | 2 | 対話的学習 | 小グループでの短い討論を取り入れる予定。 |
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Active learning 1-1 ／主体的学修（反転授業，小テスト，振り返り 等） |
・事前配布プリントで主体的に学習して授業に臨むこと。 ・毎回、振り返りの時間を設けるので、主体的に理解度を確認すること。 ・課題について自ら振り返り学習を行い、理解を深めること。 |
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Active learning 1-2 ／上記項目に係るALの度合い |
15%～50% |
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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） |
授業中に、受講者同士で討論する機会を設けることがある。 |
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Active learning 2-2 ／上記項目に係るALの度合い |
15%未満 |
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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 |