量子力学１Ｂ

Quantum Mechanics (1-B)

9922B65

22PHQUM302

長嶋　泰之

Yasuyuki Nagashima

2024年度後期

FY2024 winter semester

土曜4限

Saturday, 4th period

理学部第二部　物理学科

Department of Physics, Faculty of Science Division Ⅱ

2.0単位

講義

Lecture

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① [対面]対面授業/ [On-site] On-site class

素粒子物理学から原子物理学や物性物理学に至るまで、現在の物理学の根幹をなす量子力学を学ぶ。キャリアとの関係では、研究者あるいは技術者に必要な物理学の基礎を学ぶことができる。

量子力学の考え方やシュレーディンガー方程式の解法、波動関数や演算子の取り扱い等を身につける。
本学科のディプロマポリシー「理論的に思考する能力の基礎を作る」に該当する科目である。

１．シュレーディンガー方程式を解いて、電子の運動について記述できるようになる。
２．量子力学の表現方法を理解する。
３．位置座標、運動量、角運動量、スピンなどの量子力学的な取り扱いができるようになる。
４．原子を量子力学的に理解できるようになる。

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/​​​

授業には毎回必ず対面で参加し、ノートをとること。
量子力学１Bの理解のためには量子力学１Aの知識が必要不可欠である。また、修得に時間がかかるので、常に手元に教科書や参考書、ノートを置いておき、時間が許す限り勉強するように心がけること。

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授業前に、下記の教科書や参考書を読んでおくこと。授業後はノートと下記の教科書や参考書を読んで十分復習すること。

定期試験の成績による。出席状況は成績評価に加味されない。

・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

Y

「量子力学」・原康夫著・岩波書店・1994年・ISBN9784000299077

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/

上記の教科書以外に、優れた量子力学の参考書が多数ある。どれかひとつを手元に置き、徹底的に読みこなすことが大切である。
量子力学・朝永振一郎・みすず書房・1969年
量子力学・メシア・東京図書・1971年
量子力学・ランダウ・リフシッツ・東京図書・1984年　
量子力学・ディラック・岩波書店・1968年
基礎からの量子力学・上村洸、山本貴博・裳華房・2013年
他

[]内は準備学習、復習に必要な時間の目安
1　　水素原子１
　（準備学習）スカラーポテンシャル、ベクトルポテンシャルの復習をする。[2時間]
　水素原子のシュレーディンガー方程式について理解する。
　（復習）水素原子のシュレーディンガー方程式を導出することができる。[2時間]
2　　水素原子２
　（準備学習）水素原子のシュレーディンガー方程式の復習をする。[2時間]
　水素原子の波動関数について理解する。
　（復習）水素原子の波動関数を導出しその意味を説明することができる。[2時間]
3 　　ゼーマン効果
　（準備学習）スカラーポテンシャル、ベクトルポテンシャルの復習をする。[2時間]
　ゼーマン効果について理解する。
　（復習）ゼーマン効果について説明することができる。[2時間]
4 　　物理量と期待値１
　（準備学習）これまでに習った演算子をまとめる。[2時間]
　物理量と演算子の関係について理解する。
　（復習）物理量と演算子の関係について説明することができる。[2時間]
5 　　物理量と期待値２
　（準備学習）逆行列、エルミート行列などについて復習する。[2時間]
　エルミート演算子を理解する。
　（復習）エルミート演算子について説明することができる。[2時間]
6 　　物理量と期待値３
　（準備学習）行列の固有値の復習をする。[2時間]
　関数空間と物理量の行列表現を学ぶ。
　（復習）関数空間と物理量の行列表現について説明することができる。[2時間]
7 　　物理量と期待値４
　（準備学習）関数空間と物理量の行列表現の復習をする。[2時間]
　演算子の交換関係を学ぶ。
　（復習）演算子の交換関係の意味について説明することができる。[2時間]
8 　　物理量と期待値５
　（準備学習）演算子の交換関係の復習をする。[2時間]
　振動量子の生成消滅演算子について学ぶ。
　（復習）振動量子の生成消滅演算子について説明することができる。[2時間]
9 　　角運動量１
　（準備学習）古典力学における角運動量の復習をする。[2時間]
　角運動量の量子力学的な取り扱いを学ぶ。
　（復習）角運動量の量子力学的な取り扱い方法について説明することができる。[2時間]
10　　角運動量２
　（準備学習）角運動量の量子力学的な取り扱いの復習をする。[2時間]
　スピン角運動量を学ぶ。
　（復習）スピン角運動量演算子について説明することができる。[2時間]
11　　角運動量３
　（準備学習）スピン角運動量演算子の復習をする。[2時間]
　スピン角運動量を学ぶ。
　（復習）スピンを表す波動関数について説明することができる。[2時間]
12　　角運動量４
　（準備学習）演算子の交換関係について復習をする。[2時間]
　角運動量の交換関係を学ぶ。
　（復習）角運動量演算子の交換関係について説明することができる。[2時間]
13　　角運動量５
　（準備学習）角運動量演算子の交換関係を復習する。[2時間]
　角運動量の合成を学ぶ。
　（復習）角運動量の合成について説明することができる。[2時間]
14　　多粒子系
　（準備学習）これまで習った内容を復習をする。[2時間]
　多粒子系のシュレーディンガー方程式を解く。
　（復習）多粒子系の波動関数を求めることができる。[2時間]
15　　到達度評価
　（準備学習）学んだ全内容を総復習する。[20時間]
　これまでの理解度を到達度評価により評価する。

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本科目は卒業必修科目であり、かつ教職必修科目である。

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