現代物理学特論

Advanced Lectures in Modern Physics

99KTM12

L3LBART528

宇津　栄三

Eizo Uzu

2023年度前期

2023 First Semester

金曜2限

Friday 2nd. Period

理学研究科　応用物理学専攻（一般教養科目）、工学研究科（一般教養科目）、先進工学研究科（一般教養科目）

A course of liberal arts, the Department of Applied Physics, Graduate School of Science
A course of liberal arts, the Graduate School of Engineering
A course of liberal arts, the Graduate School of Advanced Engineering

2.0単位

講義

Lecture

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ブレンド型授業 (半数回以上を対面実施) (詳細は下記「概要」を参照のこと．)
Blended format (with 50%-or-more on-site classes) (See "Description" below for details.)

特殊相対性理論について講義形式で授業を行う．
式変形主体の講義ではないので内容はそれほど高度ではないが，日常とは異なる物理現象をイメージすることに主眼を置いた講義を行う．

なお，この授業は履修希望者が多かったので(2022年度の履修者数は284名)，学部の教養の授業に準じて2023度から抽選により履修者数を制限する．
そのため，
・抽選により履修者数が確定するまで(最初の2回程度)は講義はLETUS上での動画の配信により行う(すなわちオンライン授業(非同期))．
・履修者数の確定後は，必要のない限り，すべて対面での授業を行う．
という形式で授業を行う．


Lectures of the special relativity.
The contents are not so advanced because they are lectures that focus not only on formula transformation, but mainly on imaging physical phenomena that are different from an ordinary life.

Due to the large number of applicants for this class (284 students in AY2022), the number of students will be limited by lottery starting in FY2023, as is the case with undergraduate liberal arts courses.
For this reason, the format of the class will be as follows.
・The lectures will be delivered via video on LETUS (namely online (asynchronized remote) format) until the number of students is determined by lottery (about the first two lectures).
・After that, all classes will be conducted by on-site class unless otherwise necessary.

この授業を通じて理学的な「考察」の方法を身につけ，「理解」できるようになる．また学んだ事柄や理解した事柄を他者に「説明」できるようになる．それをこの先の研究や仕事の場で応用することができるようになる．

We acquire the scientific way of thinking and understanding, and will be able to describe what we have learned and understand, for applying them to many other things such as in future researches and works.

特殊相対性理論を数学的にも視覚的にも理解し，それを他者に説明できるようになる．

We will be able to understand the special relativity mathematically and visually and explain it to others.

・一番最初の動画である「はじめに」や「レポートの書き方」を軽視して単位を落としたりしないように．
・遅刻レポートは評価に含まないので，気をつけるように．

・Don't fail the class by underestimating the first videos "はじめに" and "レポートの書き方".
・Late reports are not included in the evaluation.

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まずは動画をよく見ること．不明な点はまずは自分で調べること．
それでもわからない場合は質問すること．

Watch the video carefully, and if you have any questions, first check them yourself.
If you still don't understand, ask them during the class hour or post to the question box.

半期の間に2回の課題を課し，この授業の成績はそれらの評価を総合して付ける．
課題はLETUSに掲示する．
提出先もLETUSで，ファイルの形式は Word，pdf，jpg，gif，png に限る．
遅刻レポートは受け取らないので，提出期限に注意すること．

Two assignments will be given during the semester, and the grade for this class will be given by combining the evaluations of those assignments.
The assignments will be posted on LETUS.
The submission destination is also LETUS. The file format is limited to Word, pdf, jpg, gif, and png.
Note that late reports will not be accepted, so pay attention to the submission deadlines.

・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/​​​

「(物理テキストシリーズ8) 相対性理論」，内山龍雄 著，岩波書店
「(物理の考え方5) 相対性理論の考え方」，砂川重信 著，岩波書店
「アインシュタインの時間 — 解き明かされる相対性理論のパラドックス」，前田恵一 著，ニュートンプレス(絶版)
「(物理学選書 15) 一般相対性理論」，内山龍雄 著，裳華房

1. はじめに
2. 光速の測定の歴史
3. Michelson-Morleyの実験
4. 「相対性原理」と「光速度不変の原理」
5. ローレンツ変換の導出
6. ローレンツ収縮と時間の遅れ
7. 時空図の詳解
8. 「ローレンツ収縮と時間の遅れ」の詳解
9. 時空図を描いてみた
10. ドップラー効果
11. 速度の合成
12. 双子のパラドクス
13. 固有時間
14. 速度と加速度
15. 運動量とエネルギー

1. Introduction
2. History of measurements of light speed
3. Experiments by Michelson and Morley
4. Principle of relativity and invariance of light speed
5. Derivations of the Lorentz transformations
6. Length contraction (Lorentz contraction) and time dilation
7. Detailed explanation of the space-time diagram
8. Detailed explanation of "Length contraction (Lorentz contraction) and time dilation"
9. Draw space-time diagrams
10. The Doppler effect
11. A velocity-addition formula
12. The twin paradox
13. Proper time
14. Velocity and acceleration
15. Momentum and Energy

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特になし

Nothing special.