振動と波動

Oscillations and Waves

9962502

62PHMEC105

矢口　宏

Hiroshi Yaguchi

2023年度前期

1st semester in FY2023

金曜1限

Friday, 1st period

創域理工学部　先端物理学科

Department of Physics and Astronomy, Faculty of Science and Technology

2.0単位

講義

Lecture

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対面授業/On-site class

物理学全般に広くあらわれる振動現象と波動現象を学び理解する。

古典物理学・現代物理学を問わず最も重要な概念のひとつである振動・波動現象を学ぶ。

振動・波動現象を学んだことを基礎に、さまざまな現象を理論的に予測したり，実験データを解析したりするための手法や基礎概念を理解する（ディプロマ・ポリシー1と2に相当）。

電磁気学/光学/波動物理学に関する問題解決能力

力学の基本を理解していることを前提とする。また、高校の物理で扱う範囲の波動についての内容を整理して理解しておくことが有用である。

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復習に重点を置くこと。特に、計算過程などは、各自、実際にフォローすること。
基礎的な数学の手法（線形代数や線形微分方程式の取り扱い）に習熟すること。

到達度評価（配付される課題を行ったことを前提とする。)

・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

N

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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/​​​

「基礎物理学シリーズ2 振動・波動」長谷川修司（講談社）
「振動・波動」小形正男（裳華房）
など（特に入手の必要はない。）

以下の内容について学び理解を深める。

[ 1]単振動
振動の概念について学び、単振動を例に理解を深める。
また、電気回路の振動現象と力学的振動の対応を学ぶ。
[ 2]単振動と減衰振動
単振動の運動方程式と解について理解して、線形微分方程式を複素関数を用いて解く方法について学び、更に、その方法を減衰振動にも適用し理解を深める。
[ 3]強制振動
強制振動を理解して、共鳴の概念を学ぶ。
[ 4]多粒子系の振動(1)
２粒子の連成振動を取り扱い、その一般解の性質と基準振動の概念を学ぶ。
[ 5]多粒子系の振動(2)
3粒子ばね系の振動の性質を学ぶ。基準振動の概念の理解を深める。
[ 6]多粒子系の振動(3)
一般の多粒子連成ばね振子系の振動の性質を学ぶ。
[ 7]連続体の振動(1)
１次元連続体の振動の運動方程式を学ぶ。
[ 8]連続体の振動(2)
弦の振動の運動方程式を導き、その性質を理解する。
[ 9]フーリエ級数・フーリエ積分
一般の振動とフーリエ展開について学ぶ。
[10]１次元の波(1)
１次元の波動方程式を学ぶ。
[11]１次元の波(2)
１次元の波動方程式の解から、反射と透過について学ぶ。
[12]１次元の波(3)
進行波の解を学び、波束と群速度の概念を理解する。
[13]３次元の波(1)
3次元の波動方程式を学ぶ。
[14]３次元の波(2)
平面波と波数ベクトルの概念を学ぶ。
[15]到達度評価とまとめ

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