| 開講学期／Course Start | 2024年度／Academic Year 後期／Second |
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| 開講曜限／Class period | 月/Mon 1 , 月/Mon 2 |
| 授業区分／Regular or Intensive | 週間授業 |
| 対象学科／Department | |
| 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 | 講義科目 |
| 授業科目名／Course Title | 基礎物性特論Ｃ／Fundamental Theory of Solids C |
| 単位数／Number of Credits | 1 |
| 担当教員名／Lecturer | 柴山 義行 (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 | MS213 |
| 連絡先／Contact | 柴山 義行(K210，yshibaya@muroran-it.ac.jp) |
| オフィスアワー／Office hours |
柴山 義行(前期：毎週火曜日：13:00～14:00 (この時間帯以外でも，ご連絡くだされば時間調整いたします) 後期：毎週月曜日：10:30～12:30 (この時間帯以外でも，ご連絡くだされば時間調整いたします)) |
| 実務経験／Work experience |
| 更新日／Date of renewal | 2024/02/19 |
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| 授業のねらい ／Learning Objectives |
皆さんは熱力学の講義で，「巨視的な数の原子・分子から構成される物質の状態やその性質(物性)は，各原子・分子のその瞬間の座標や速度といった微視的で莫大な数の物理量から決まるのではなく，温度や圧力，電場，磁場など，極めて少数の巨視的な物理量によって決定される」ということを学んできたと思います．この中で最も重要な物理量の1つに「温度」があります．物質を低温環境下に置くことで,高温では乱雑な熱運動のために覆い隠されていたその物質本来の性質が発現するようになります．本講義では量子力学・熱統計力学を基に，低温環境下に現れる特徴的な量子現象について理解を深めることを目的とします． In class of thermodynamics, you have learned that properties of condensed matter are subjected by macroscopic physical quantities such as temperature, pressure, magnetic field, and so on. Temperature is one of the most important macroscopic physical quantities. Fundamental properties of condensed matter, which disappear at high temperatures because of thermal motion, emerge at low temperatures. In this class, characteristic quantum phenomena observed at low temperatures are discussed based on quantum mechanics and statistical mechanics. |
| 到達度目標 ／Outcomes Measured By: |
1. 自由電子モデルについて理解している． 2. 自由電子に近い電子モデルについて理解している． 3. 固体のバンド構造について理解している． 4. 金属と半導体の電子状態について理解している． 1. To understand free electron model. 2. To understand nearly-free-electron model. 3. To understand electronic band structures of solids. 4. To understand electron state of metals and insulators. |
| 授業計画 ／Course Schedule |
総授業時間数(実時間)：12時間 1回目：自由電子モデルの復習 2回目：結晶中の電子と周期的ポテンシャル 3回目：Blochの定理(1) 4回目：Blochの定理(2) 5回目：拡張ゾーンと還元ゾーン 6回目：自由電子に近い電子モデル 7回目：エネルギーギャップ 8回目：金属と半導体，電子とホール No. 1: Review of free electrons model No. 2: Electrons in a crystal and periodic potential No. 3: Bloch's theorem (1) No. 4: Bloch's theorem (2) No. 5: Extended zone and reduced zone scheme No. 6: Nearly-free-electron model No. 7: Energy gap No. 8: Metals and insulators, electrons and holes 量子力学や統計力学に対して理解していることを前提としますので，これらについて充分な復習をして講義に臨んでください． 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。 For each 90 minute class, students are expected to undertake an additional 4 hours of self study. |
| 参考書等 ／Required Materials |
斯波弘行，『固体の電子論』(パリティ物理学コース)，丸善，東京，1996．(ISBN:978462104135)
J. M. Siman,『固体物性論の基礎』(山下次郎,長谷川彰 訳)，第2版，丸善，東京，1998．(ISBN:978462104383) グリュナー，『低次元物性と密度波』(村田恵三，鹿児島誠一 訳)，丸善，東京，1999．(ISBN:978462000000) C. Enss and S. Hunklinger, ”Low-temperature Physics”, Springer, Berlin, 2010. (ISBN:978364000000) 近角聡信，『低温』(実験物理学講座15)，共立出版，東京，1974． 小林俊一，大塚洋一，『低温技術』(物理工学実験7)，第2版，東京大学出版会，東京，1987．(ISBN:9784130000000) 坪田誠， 笠松健一， 小林未知数， 竹内宏光，『量子流体力学』，丸善出版，東京，2018(ISBN:9784621302477) |
| 成績評価方法 ／Grading Guidelines |
100点満点中60点以上が合格点です．レポートにより到達度目標1-4の評価を行います．不合格者の内この科目の単位を希望する者は，再履修してください． The score of each student is evaluated by reports. A grade of more than 60 is accepted for a credit. |
| 履修上の注意 ／Notices |
レポート評価点に関わらず，講義に全く出席しなかった方は単位を取得することは出来ません． 全8回の講義の中で，1回以上講義内容に関する質問をした場合，または私からの質問に答えた場合(合っているか間違っているかは問わない)を出席とカウントします(講義時間外の質問etcはノーカウント)． 授業の変更や緊急時の連絡は掲示で行います． 不合格の者で単位の修得を希望する者は，翌年度以降再履修してください． In order to acquire the credit of this course, I demand an attendance at the class. I check your attendance when you question me on the contents of class during the class or you respond to my question during the class. |
| 教員メッセージ ／Message from Lecturer |
『履修上の注意』にも掲げましたが，大学院の講義ですので学部の講義とは異なり，より積極的に講義に参加する態度を要求します． I hope you tackle the course actively. 『低温物理学』とはその名の通り,非常に低い温度で現れる物質の(量子)現象を研究する学問であり，その研究対象,現れる現象は極めて多岐にわたっています．しかし一方でその根底には『巨視的量子現象』という普遍的な概念が存在します．低温で現れる物性の『個性』と『普遍性』という両方の側面を理解し皆さんの研究に役立ててください． Low-temperature physics is a study on quantum phenomena emerging at low temperatures. Various research subjects and physical phenomena relate with low-temperature physics. And the various phenomena strongly correlate with a universal concept called macroscopic quantum phenomenon. I hope you learn the variety and universality of condensed matter physics at low temperatures. |
| 学習・教育目標との対応 ／Learning and Educational Policy |
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| 関連科目 ／Related course |
量子力学，熱・統計力学，物性物理学，低温工学に関する基礎的な知識があると講義の理解が深まるでしょう．取り扱う内容によってはより高度な知識が必要になる場合がありますが，その時には講義中に復習を行います． quantum mechanics, statistical and thermal physics, fundamental theory of solids, and cryogenic engineering. |
| 備考 ／Notes |
この授業は英語と日本語で行います． This class will be conducted in English and Japanese. |
| 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（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 |