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量子力学１演習

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令和２年度以降入学者 量子力学１演習
教員名 山本大輔
単位数    1 学年 3･4 開講区分 文理学部
科目群 物理学科
学期 前期 履修区分 必修
授業形態 対面授業（一部遠隔授業）
Canvas LMSコースID・コース名称 R038251Y8　2024量子力学１演習（山本大輔・前・月3）
授業概要 これまでに学んだ古典力学とはまったく異なるミクロな世界の物理法則（量子力学）を学習し、その考え方に慣れる。
授業のねらい・到達目標 量子力学は我々の日常世界に適用されるニュートン力学に比べて種々の点で異なる。量子力学特有の考え方と原理、基本法則を理解することを目的とする。
マクロな世界のニュートン力学の法則の適用限界を批判的に論ずることができ、ミクロな世界の量子力学の固有の法則とそれに基づく特徴的な現象を論理的に説明することができる。（A-3-3)

この科目は文理学部（学士（理学）)のDP3及びCP3に対応しています。
授業の形式 演習
授業の方法 「量子力学１」と連動した問題演習を行うため、原則的には両方履修すること。再履修等で止むを得ず片方だけの履修となる学生は個別対応を行う。本授業の事前・事後学習は、各２時間の学習を目安とします。毎週の課題提出状況や、中間試験・期末試験結果に対するフィードバックは主にCanvas LMS上で行う。
基本的には指定の教科書の流れに沿って授業を進めますが、教科書の購入は必須ではありません（代替となる教科書やWeb解説などを参考にしてもよい）。

対⾯授業に参加できない場合、以下の要件を満たす学⽣で許可を得たものには個別対応を行う（メールによる理由の説明と事前相談が必要）。
（１）個別対応を認める要件︓⽇本に⼊国できない留学⽣、医師の診断等により特別な理由がある学生
（２）個別対応例︓
①対⾯授業終了後、Canvas LMSに配信する動画を視聴し、メールで質問を受け付ける。
②中間、期末試験はzoomでのオンライン受験（要カメラ、マイク）を行う。
授業計画
1 量子力学の導入（A-3-3)
（以下、講義内容・学習順は学生の理解度に応じて随時変更する可能性があります）
【事前学習】量子力学入門の復習 （2時間）
【事後学習】講義内容を見直して、関連する物理を理解する。 （2時間）
【授業形態】対面授業
2 演算子と交換関係、波動関数と粒子の存在確率（A-3-3)
【事前学習】量子力学の導入の復習 （2時間）
【事後学習】講義内容を見直して、関連する物理を理解する。 （2時間）
【授業形態】対面授業
3 物理量の期待値と分散 （A-3-3)
【事前学習】演算子と交換関係、波動関数と粒子の存在確率の復習 （2時間）
【事後学習】講義内容を見直して、関連する物理を理解する。 （2時間）
【授業形態】対面授業
4 エルミート演算子と物理量（A-3-3)
【事前学習】物理量の期待値と分散の復習 （2時間）
【事後学習】講義内容を見直して、関連する物理を理解する。 （2時間）
【授業形態】対面授業
5 運動量とフーリエ級数、不確定性原理（A-3-3)
【事前学習】エルミート演算子と物理量の復習 （2時間）
【事後学習】講義内容を見直して、関連する物理を理解する。 （2時間）
【授業形態】対面授業
6 不確定性原理、シュレディンガー方程式（A-3-3)
【事前学習】運動量とフーリエ級数、不確定性原理の復習 （2時間）
【事後学習】講義内容を見直して、関連する物理を理解する。 （2時間）
【授業形態】対面授業
7 学習内容の整理と授業内中間試験と解説(A-3-2)
【事前学習】これまでの学習内容を復習しておく。 （2時間）
【事後学習】中間試験内容を見直して、関連する物理を理解する。 （2時間）
【授業形態】対面授業
8 シュレディンガー方程式を解く１：井戸型ポテンシャル（A-3-3)
【事前学習】不確定性原理、シュレディンガー方程式の復習 （2時間）
【事後学習】講義内容を見直して、関連する物理を理解する。 （2時間）
【授業形態】対面授業
9 ボース粒子の生成と消滅（A-3-3)
【事前学習】井戸型ポテンシャルの復習 （2時間）
【事後学習】講義内容を見直して、関連する物理を理解する。 （2時間）
【授業形態】対面授業
10 シュレディンガー方程式を解く２：調和型ポテンシャル（A-3-3)
【事前学習】ボース粒子の生成と消滅の復習 （2時間）
【事後学習】講義内容を見直して、関連する物理を理解する。 （2時間）
【授業形態】対面授業
11 シュレディンガー方程式を解く３：中心力ポテンシャル前半（A-3-3)
【事前学習】シュレディンガー方程式を解く２：調和型ポテンシャルの復習 （2時間）
【事後学習】講義内容を見直して、関連する物理を理解する。 （2時間）
【授業形態】対面授業
12 シュレディンガー方程式を解く３：中心力ポテンシャル後半（A-3-3)
【事前学習】シュレディンガー方程式を解く３：中心力ポテンシャル後半の学習 （2時間）
【事後学習】講義内容を見直して、関連する物理を理解する。 （2時間）
【授業形態】対面授業
13 量子トンネル効果（A-3-3)
【事前学習】シュレディンガー方程式を解く３：中心力ポテンシャル後半の復習 （2時間）
【事後学習】講義内容を見直して、関連する物理を理解する。 （2時間）
【授業形態】対面授業
14 学習内容の整理と振り返り（A-3-3)
【事前学習】これまでの授業で理解が不十分な箇所をプリントと授業ノートを見て確認しておくこと。 （2時間）
【事後学習】講義内容を見直して、関連する物理を理解する。 （2時間）
【授業形態】課題研究
15 授業内期末試験と到達度の確認(A-3-2)
【事前学習】これまでの授業で理解が不十分な箇所をプリントと授業ノートを見て確認しておくこと。 （2時間）
【事後学習】講義内容を見直して、関連する物理を理解する。 （2時間）
【授業形態】対面授業
その他
教科書 原　康夫 『量子力学 （基礎物理シリーズ）』 岩波書店  1994年
基本的には指定の教科書の流れに沿って授業を進めますが、教科書の購入は必須ではありません（代替となる教科書やWeb解説などを参考にしてもよい）。
参考書 J.J. サクライ (著), J. ナポリターノ (著), J.J. Sakurai (原著), Jim Napolitano (原著), 桜井 明夫 (翻訳)  『現代の量子力学(上) （物理学叢書）』 吉岡書店  2014年
さらに学習したい人向けの参考書です
成績評価の方法及び基準 授業内テスト:中間試験、期末試験((80%)、授業参画度:課題への解答状況による評価(20%)
原則的に量子力学１と両方履修している学生は中間、期末試験をそれぞれそちらと合同として扱い、成績を評価する。
再履修者などで片方だけの履修の学生は、履修している方の時限に試験を受ける。
オフィスアワー 火曜日13時以降
金曜日13時以降
物理学科事務室にて受付し、図書室で質問対応する。

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