物性論１Ａ｜シラバス情報

科目授業名称（和文）　Name of the subject/class (in Japanese)

物性論１Ａ

科目授業名称（英文）　Name of the subject/class (in English)

Solid State Physics (1-A)

授業コード　Class code

9922B51

科目番号　Course number

22PHCMP301

教員名

趙　新為

Instructor

Xinwei ZHAO

開講年度学期

2023年度前期

Year/Semester

2023, 4

曜日時限

金曜5限

Class hours

Friday, 5

開講学科・専攻　Department

理学部第二部　物理学科

Department of Physics, Faculty of Science Division Ⅱ

単位数　Course credit

2.0単位

授業の方法　Teaching method

講義

Lecture

外国語のみの科目（使用言語）　Course in only foreign languages (languages)

-

授業の主な実施形態　Main class format

ブレンド型授業（半数回以上を対面実施）/Blended format(with 50%-or-more on-site classes)

概要　Description

本講義は物理を専攻する大学3年生を対象にしている。様々な物質(特に固体)の性質が結晶構造や原子・電子の運動をもとにしてどのように説明されるかその基礎を学び、専門課程で物性を学ぶための基礎となる事項を理解する。まず、結晶結合と結晶の幾何学的な周期性に関する基本概念、結晶を作るのにどのような力が原子間に働くか、格子振動（原子の微小振動の集団的運動）を記述する基本的な考え方について理解する。これをもとに格子振動と熱的性質の関係を理解する。続いて、結晶内の周期的なポテンシャルの大小による電子状態の特徴、バンド構造の概念を理解する。

目的　Objectives

本講義は、様々な物質の性質が結晶構造や原子・電子の運動によって説明されること基礎理論を学び、専門課程で物性を学ぶための基礎となる事項を理解することを目的としている。
本学科のディプロマシー「理論的思考する能力の基礎を作る」に該当する科目である。

到達目標　Outcomes

1．結晶結合と結晶の幾何学的な周期性、格子振動などに関する基本概念について理解できる。
2．格子振動と熱的性質の関係を理解できる。
3．結晶内の周期的なポテンシャルの大小による電子状態の特徴、バンド構造の概念を理解できる。

卒業認定・学位授与の方針との関係（学部科目のみ）

専門基礎能力/専門応用能力/問題発見，解決能力

履修上の注意　Course notes prerequisites

【重要】
COVID-19蔓延のため、対面授業とオンライン（同期）を取り混ぜたブレンド授業として開講する。履修者によって対面授業とオンライン授業の日が異なる。詳細はLETUSに載せているので、常にチェックすること。　

コロナにより、試験形態も変わるので、定期試験とレポートの比重も判断する材料になる。

本授業を理解するには、量子力学、熱力学と統計力学、振動と波動、フーリエ解析などの基礎知識が必要であり、それを履修した上で受講することを勧める。物性系の研究室に入り卒業研究や大学院進学を希望する学生は、物性論1B、２A、２Bを引き続き履修する事を推奨する。

アクティブ・ラーニング科目　Teaching type（Active Learning）

課題に対する作文　Essay／小テストの実施　Quiz type test

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準備学習・復習　Preparation and review

予習は特に必要ないが、宿題を通じて復習し、理解を深める。

成績評価方法　Performance grading policy

定期試験に参加し、出席状況、宿題とレポートの提出状況などを総合考慮して評価する。特に、必要に応じて英文の宿題やレポートがあるので留意されたい。

コロナにより、試験形態も変わるので、定期試験とレポートの比重も判断する材料になる。

学修成果の評価　Evaluation of academic achievement

・S：到達目標を十分に達成し、極めて優秀な成果を収めている
・A：到達目標を十分に達成している
・B：到達目標を達成している
・C：到達目標を最低限達成している
・D：到達目標を達成していない
・-：学修成果の評価を判断する要件を欠格している

・S：Achieved outcomes, excellent result
・A：Achieved outcomes, good result
・B：Achieved outcomes
・C：Minimally achieved outcomes
・D：Did not achieve outcomes
・-：Failed to meet even the minimal requirements for evaluation

教科書　Textbooks/Readings

教科書の使用有無（有=Y , 無=N）　Textbook used(Y for yes, N for no)

N

書誌情報　Bibliographic information

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MyKiTSのURL（教科書販売サイト）　URL for MyKiTS(textbook sales site)

教科書および一部の参考書は、MyKiTS (教科書販売サイト) から検索・購入可能です。
It is possible to search for and purchase textbooks and certain reference materials at MyKiTS (online textbook store).
https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/

参考書・その他資料　Reference and other materials

１．材料科学者のための固体物理学入門(志賀正幸、内田老鶴圃）　２．応用物性論（青木昌治、朝倉書店）　３．固体物理学ー新世紀物質科学への基礎（イバッハ、リュート、石井、木村訳、シュプリンガー・フェアラーク東京）４．固体物理学入門（キッテル、宇野良清他訳丸善）５．固体物理学演習（沼井貴陽、丸善）。他もたくさんある。本講義は２と４をメイン参考書としている。

授業計画　Class plan

【重要】
COVID-19蔓延のため、対面授業とオンライン（同期）を取り混ぜたブレンド授業として開講する。履修者によって対面授業とオンライン授業の日が異なる。詳細はLETUSに載せているので、常にチェックすること。　

コロナにより、試験形態も変わるので、定期試験とレポートの比重も判断する材料になる。

1.授業のガイダンス、参考書の紹介、量子力学の復習I
光電効果、光子、ボーア理論、電子のスピン、原子殻構造を紹介する。
2.量子力学の復習造II
電子波動性と粒子性、シュレーディンガー波動方程式、波動関数を紹介する。
3.固体における化学結合I
元素周期律表、原子間に働く引力と斥力、ファンデルワールス力について理解する。
4.固体における化学結合II
イオン結合と共有結合、金属結合、水素結合について理解する。
5.固体における化学結合III
原子半径とイオン半径、結晶エネルギー、分子結晶について理解する。
6.固体の結晶構造I
結晶格子、点対称性と点群、基本格子とブラベー格子について理解する。
7.固体の結晶構造II
結晶面と方向、ミラー指数について理解する。
8.固体の結晶構造III
代表的な結晶構造、結晶欠陥、転位について理解する。
9.逆格子I
X線回折、ブラッグの法則、周期構造と逆格子について理解する。
10.逆格子II
フーリエ解析、逆格子ベクトル、散乱とラウエ方程式を理解する。
11.逆格子III
ブリルアン・ゾーン、構造因子と構造解析を理解する。
12.格子振動I
固体中の弾性波の伝搬、縦波と横波、単原子結晶の格子振動を理解する。
13.格子振動II
２種類の原子からなる一次元の格子振動を解析し光学モード音響モードを理解する。
14.格子振動III
弾性波の量子化、フォノンの概念、有限系の格子振動などについて理解する。
15.格子振動IV
フォノンの運動量、フォノンによ非弾性散乱について理解する。
まとめとさらに勉強するために。

授業担当者の実務経験　Work experience of the instructor of the class

前職（理化学研究所）での研究の実務経験が本授業の役に立っている。

教育用ソフトウェア　Educational software

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備考　Remarks

なし