Japanese / English

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現代物理学概論

Introduction to Modern Physics

所属する学科・専攻を選択してください
准教授木村元この授業の2015年度のアンケートを参照

授業の概要

現代科学技術の基盤である「相対性理論」と「量子論」の基礎を学ぶ.時間の遅れなどの時空の相対性,確率解釈(世界は非決定的!)や不確定性原理(位置と運動量を同時に“知る”ことができない!)などの基礎と応用を通じ,現代物理学特有の新しい自然観を身につけることを目的とする.たとえ非専門であっても,人生で一度くらいは(水素)原子のスペクトルや電子雲を計算で出す経験をつんでおきたいものである.なお,講義は学部2,3年生を主な対象とする.

授業の目的

「相対性理論」と「量子論」を通じて現代物理学の基礎や考え方を身につける

達成目標

1.現代物理学の考え方・自然観を身につける
2.現代物理学の計算法を身につける
3.現代物理学の応用を学ぶ

授業で使用する言語

日本語

授業計画


【授業計画】【授業時間外課題(予習および復習を含む)】
1.現代物理学の概観,相対論入門I:時空の変換 相対性理論と量子論の概要を調査する,ガリレイ変換を調べておく.
2.相対論入門II:時空の相対性,時間の遅れ,長さの収縮 光を追いかけて見るとどのように見えるか考える
3.相対論入門III:速度の新しい合成則,相対論の応用 速度の合成則を考える
4.量子論の誕生(黒体輻射,光電効果,ボーアの原子模型) 事前に「プランク定数」を調べる
5.粒子と波の二重性,シュレディンガー方程式の導入 二重スリットの波の干渉実験を復習する
6.波動関数の確率解釈と新しい自然観 確率の復習(確率とは何か?)
7.ハイゼンベルグの不確定性関係 誤差とは何かを考えておく.
8.力学変数の量子力学的表現(演算子(行列),固有値) 線形代数の固有値,固有ベクトルを復習
9.シュレディンガー方程式の解法:井戸型ポテンシャル 常微分方程式,位置エネルギーと力を復習
10.トンネル現象とその応用 9回目講義の復習
11.水素原子モデルI:シュレディンガー方程式の固有値問題 ボーアの原子模型を復習
12.水素原子モデルII:シュレディンガー方程式の固有関数と電子雲 11回目講義の復習
13.原子構造:パウリの排他原理 12回目講義の復習
14.量子の不思議:EPRパラドックスとベルの定理 実在とは何かを考える
15.量子論の既存の応用から新しい応用:量子情報科学入門 量子の応用を調べておく

評価方法と基準

授業中に行う小テストとレポートに基づいて評価する予定だが,人数が多い場合は期末試験を行う.

教科書・参考書

講義で紹介する予定

履修登録前の準備

力学,確率論,微分方程式を学んでいると理解の助けになる.

オフィスアワー、質問・相談の方法

木曜日10:40-12:10

環境との関連

環境に関連しない科目

地域志向

地域志向ではない科目

社会的・職業的自立力の育成

対課題基礎力を育成する科目
対自己基礎力を育成する科目

アクティブ・ラーニング科目

能動的な学修への参加を取り入れた授業が1コマ分以上

授業の到達目標と各学科の学習・到達目標との対応

所属する学科・専攻を選択してください

最終更新 : Thu Jun 09 08:46:39 JST 2016