統計力学２｜シラバス情報

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

統計力学２

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

Statistical Physics (2)

授業コード　Class code

9922454

科目番号　Course number

22PHTSM302

教員名

堺　和光

Instructor

Kazumitsu SAKAI

開講年度学期

2024年度後期

Year/Semester

2024 Second Semester

曜日時限

火曜6限

Class hours

Tuesday 6th Period

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

① [対面]対面授業/ [On-site] On-site class

概要　Description

系を構成する微視的な要素に対する力学法則（古典力学や量子力学など）に基づき、確率論を用いて、平衡系の巨視的な現象を決定論的に記述する学問体系が（平衡）統計力学である。講義では、量子力学に基づく理論（量子統計力学）を取り上げ、量子統計力学の基本概念を習得し、具体的な物理系への適用を行う。とくに量子効果特有の興味深い現象の数々を取り上げる。

目的　Objectives

系の微視的な構成要素に成立する法則が量子力学で記述できる場合に、統計力学の原理を適用し，系の巨視的な性質を議論する。また、古典論では説明できない量子効果特有の現象も学ぶ。

本学科のディプロマ・ポリシー「「基礎科目」、「専門科目」の履修によって、物理学における様々な分野の基礎学力と、その上に立つ専門知識。また、これらを用いて論理的に思考する能力、並びに自らの意見を表現するためのコミュニケーション能力」実現する科目である。

到達目標　Outcomes

・古典統計力学および量子統計力学の基礎概念が習得できている。
・Bose-Einstein統計、Fermi-Dirac統計が説明できる。
・簡単な量子系（例：量子理想気体）への統計力学の適用ができる。

卒業認定・学位授与の方針との関係（学部科目のみ）

リンク先の [評価項目と科目の対応一覧]から確認できます（学部対象）。
履修登録の際に参照ください。
You can check this from “Correspondence table between grading items and subjects” by following the link(for departments).
https://www.tus.ac.jp/fd/ict_tusrubric/

履修上の注意　Course notes prerequisites

力学、熱力学、量子力学IA、統計力学Iを習得していることを前提とする。統計力学はその性質上、極めて豊かな応用性を持つ。多くの適用例を演習問題として課す。頭を悩ませ、自分の手をしっかり動かして取り組むこと。統計力学演習もあわせて履修するとよい。

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

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準備学習・復習　Preparation and review

その日の講義の内容をきちんと理解し、論理展開を何も見ずに再現できるようにしておくこと。演習問題をほぼ毎回課すので、それを解くことによって、知識の定着を図ること。

成績評価方法　Performance grading policy

主として前期末の到達度評価試験課の評価で判断する予定である．

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。
https://mirai.kinokuniya.co.jp/tokyorika/

It is possible to search for and purchase textbooks and certain reference materials at MyKiTS (online textbook store).
https://mirai.kinokuniya.co.jp/tokyorika/

参考書・その他資料　Reference and other materials

「統計力学I、II」　田崎晴明著（培風館）
「統計力学」　長岡洋介著（岩波書店）
「統計力学」市村浩著　（裳華房）

演習書として
「大学演習熱学・統計力学」久保亮五著　（裳華房）

授業計画　Class plan

１．　　統計力学とは（復習）
２．　　量子力学（１）：シュレーディンガー方程式
３．　　量子力学（２）：エネルギー固有状態と状態数１
４．　　量子力学（３）：エネルギー固有状態と状態数２
３．　　理想量子気体（１）：古典近似
４．　　理想量子気体（２）：Fermi粒子、Bose粒子
５．　　理想量子気体（３）：Bose-Einstein分布
６．　　理想量子気体（４）：Fermi-Dirac分布
７．　　理想Bose気体
８．　　Bose-Einstein凝縮（相転移と臨界現象）
９．　　電磁場と黒体輻射，宇宙背景放射
１０．　理想Fermi気体　
１１．　Fermi縮退の例：金属比熱
１２．　Fermi縮退の例：チャンドラセカール限界（白色矮星の質量上限）
１３．　量子統計力学の応用１：スピン常磁性
１４．　量子統計力学の応用２：固体比熱（Einstein模型）
１５．　達成度評価

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

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教育用ソフトウェア　Educational software

Mathematica

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備考　Remarks

進度や学生の理解の程度により，上記題材の適宜変更もある．

授業でのBYOD PCの利用有無　Whether or not students may use BYOD PCs in class

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授業での仮想PCの利用有無　Whether or not students may use a virtual PC in class

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