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量子光学

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令和２年度以降入学者 量子光学
教員名 上岡隼人
単位数    2 学年    4 開講区分 文理学部
科目群 物理学科
学期 前期 履修区分 選択
授業形態 対面授業
Canvas LMSコースID・コース名称 R054252T8　2024量子光学（上岡隼人・前・火2）
授業概要 量子力学を基に光学の基礎を習得する。
授業のねらい・到達目標 光（電磁波）のベクトルおよび複素表現とその量子力学取扱いまでを理解すること。
この科目は文理学部（学士（理学））のディプロマポリシーDP3及びカリキュラムポリシーCP3に対応している。
・物事を既存の知識にとらわれることなく、科学的根拠に基づいて論理的・批判的に考察し、その本質を捉えたうえで他者を説得させることができる。(A-3-4)
授業の形式 講義
授業の方法 講義形式を主体として授業を進める。また、適宜プリント等を利用して内容の補足を行なう。
本授業の事前・事後学習は、各２時間の学習を目安とする。
総評などのフィードバックや質問等への対応は対面時の板書や口頭、またはCanvas LMS上にて示す。

対面参加が困難な学生については、教員の許可を前提としてオンデマンド型の遠隔講義で対応する。許可を受けずにオンデマンド型で受講した場合は、原則として「欠席扱い」とする。
授業計画
1 光物性について概観する。（A-3）
【事前学習】身の回りの光応用製品について調べておく。 （2時間）
【事後学習】]電磁波としての光について復習しておくこと。 （2時間）
【授業形態】対面授業
2 光の古典論と量子論について学ぶ。（A-3）
【事前学習】ベクトル演算について復習しておく。 （2時間）
【事後学習】光子の量子力学的取扱いについて見返しておくこと。 （2時間）
【授業形態】対面授業
3 先週までの内容を復習し演習問題を解く。それに対して解答を説明する。（A-3）
【事前学習】第2回までの内容について復習しておく。 （2時間）
【事後学習】演習内容について理解を深めておくこと。 （2時間）
【授業形態】対面授業
4 光と物質との相互作用の古典論（光の位相）について学ぶ。（A-3）
【事前学習】複素数と位相の関係について調べておく。 （2時間）
【事後学習】各光学定数の複素表記について復習しておくこと。 （2時間）
【授業形態】対面授業
5 光と物質との相互作用の古典論（電気双極子）について学ぶ。（A-3）
【事前学習】電気双極子について調べておく。 （2時間）
【事後学習】複素表記した電気双極子の扱いについて復習しておくこと。 （2時間）
【授業形態】対面授業
6 先週までの内容を復習し演習問題を解く。それに対して解答を説明する。（A-3）
【事前学習】第5回までの内容について復習しておく。 （2時間）
【事後学習】演習内容について理解を深めておくこと。 （2時間）
【授業形態】対面授業
7 光と物質との相互作用の量子論（光量子論）について学ぶ。（A-3）
【事前学習】シュレーディンガー方程式について調べておく。 （2時間）
【事後学習】量子力学における光吸収について復習しておくこと。 （2時間）
【授業形態】対面授業
8 光と物質との相互作用の量子論（光の吸収と放出）について学ぶ。（A-3）
【事前学習】量子力学における確率について復習しておく。 （2時間）
【事後学習】二準位系と光の相互作用について復習しておくこと。 （2時間）
【授業形態】対面授業
9 先週までの内容を復習し演習問題を解く。それに対して解答を説明する。（A-3）
【事前学習】第8回までの内容について復習しておく。 （2時間）
【事後学習】演習内容について理解を深めておくこと。 （2時間）
【授業形態】対面授業
10 核の運動と電子との相互作用（フォノン振動）について学ぶ。（A-3）
【事前学習】格子振動について調べておく。 （2時間）
【事後学習】フォノンの意味とその表現方法について復習しておくこと。 （2時間）
【授業形態】対面授業
11 核の運動と電子との相互作用（フォノンの吸収）について学ぶ。（A-3）
【事前学習】フォノンの考え方について復習しておく。 （2時間）
【事後学習】フォノンと光吸収の関係について復習しておくこと。 （2時間）
【授業形態】対面授業
12 核の運動と電子との相互作用(フォノンとスペクトル)について学ぶ。（A-3）
【事前学習】電子の励起状態について調べておく。 （2時間）
【事後学習】光励起状態とフォノンの関係について復習しておくこと。 （2時間）
【授業形態】対面授業
13 先週までの内容を復習し演習問題を解く。それに対して解答を説明する。（A-3）
【事前学習】第12回までの内容について復習しておく。 （2時間）
【事後学習】演習内容について理解を深めておくこと。 （2時間）
【授業形態】対面授業
14 各種の物質の光学スペクトルについて学ぶ。（A-3）
【事前学習】物性物理と量子力学におけるエネルギーの表現の復習をしておくこと。 （2時間）
【事後学習】固体中のエネルギー準位と光吸収・放出の関係について復習しておくこと。 （2時間）
【授業形態】対面授業
15 興味あるいくつかの現象とまとめについて述べ、講評する。（A-3）
【事前学習】第14回までの内容について復習しておく。 （2時間）
【事後学習】全体の内容について振り返り学習しておくこと。 （2時間）
【授業形態】対面授業
その他
教科書 櫛田孝司 『光物性物理学』 朝倉書店 2010年 第3版
参考書 小林 洋志 『発光の物理  （現代人の物理）』 朝倉書店 2001年 第2版
霜田光一 『レーザー物理』 岩波書店 1995年 第13版
成績評価の方法及び基準 レポート(60%)、授業参画度(40%)
対面参加が困難な学生については、Canvas LMS上のオンデマンド教材を元にレポートもしくはテストの解答を提出する形式を予定。
Canvas LMSで示したテストやレポートの期日は厳守すること。提出の遅延は減点する。
評価は、レポートやテストの点数およびCanvas LMS上のテストの点数、参画度などを合わせて行う。
オフィスアワー 8号館B棟114号室 上岡研 (水曜2限)、またはCanvas LMSからのメールにて対応する。

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