シラバス情報

教員名 ： 森　貴治
科目授業名称（和文）　Name of the subject/class (in Japanese)
物理化学２Ａ
科目授業名称（英文）　Name of the subject/class (in English)
Physical Chemistry 2A
授業コード　Class code
9913339
科目番号　Course number
13CHPHC201

教員名
森　貴治
Instructor
Takaharu Mori

開講年度学期
2025年度前期
Year
2025年度
Semester
①First semester
曜日時限
火曜2限
Class hours
Tuesday 2nd Period

開講学科・専攻　Department
理学部第一部　化学科

Department of Chemistry, Faculty of Science Division Ⅰ
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
量子化学の基本の考え方
目的　Objectives
量子化学は原子・分子のスペクトル、磁性、化学結合など、化学全般の基礎や本質を理解する上で重要である。物理化学2Aでは量子論の誕生から始めて量子化学の基礎を平易に説明し、量子論の中核をなすシュレーディンガー方程式の考え方と方程式から得られる物理的描像およびスペクトル測定などの実験との対応について解説する。
到達目標　Outcomes
  • 水素原子に対するシュレーディンガー方程式を自力で導出できること
  • 方程式の解である固有関数、固有値に対して物理的イメージを掴むこと
  • 水素原子の発光スペクトルとエネルギー準位の関係を理解すること
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
  • 量子化学は化学系科目の中でも「最も難しい分野」の１つであり、難解な本も多く、初学者にとっては参考書で自習するのは難しい。本講義では量子化学の難解な部分をなるべく噛み砕いて平易な言葉で説明する。授業の最初の５分を聞き逃しただけで残りの８５分間内容が全く理解できない可能性が高く、それでは出席の意味がない。授業には毎回遅れずに参加し、授業中は私語をせず、しっかりと聞き、板書を取ること。
  • シラバスの内容を見て期末試験に自信がない人は、必ず早めに予習をして苦手箇所を克服しておくこと。
  • 授業中に分からなかった部分については、「理解するのに自分には何が足りていないのか」をじっくりと自己分析し、場合によっては高校物理や高校数学の基礎を時間をかけてでも遡りながら復習すること。
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
物理化学2Aを学ぶ上で以下のような物理・数学の基礎を復習しておくことが望ましい。
  • 高校物理「波動（波長、波数、振動数、定常波、進行波など）」「静電気（クーロンの法則など）」
  • 高校数学「複素数」
  • 大学数学「微分方程式」「偏微分」「オイラーの公式」
成績評価方法　Performance grading policy
達成度評価試験の成績を最重視するが、講義中に適宜行われる演習、出席率などを考慮の上最終点とする。試験90％、その他10％。
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://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/​​​

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
「量子化学 基礎からのアプローチ」真鍋文隆 著（化学同人）
「量子化学 基本の考え方16章」中田宗隆 著
「マッカーリ・サイモン物理化学（上）」D. A. McQuarrie, J. D. Simon 著（東京化学同人）
「アトキンス物理化学（上）」P. W. Atkins 著（東京化学同人）
「光の場、電子の海 量子場理論への道」吉田伸夫（新潮社）

※ 物理化学の定番教科書は「アトキンス物理化学」であるが、量子化学を理解する上では「量子化学 基礎からのアプローチ」をお薦めする。

授業計画　Class plan
すべての授業を対面で受講することを求める。

1. 量子化学の概要（１）
シュレーディンガー方程式の概要

2. 量子化学の概要（２）
電子の粒子性、波動性、二重性

3. 演習

4. 電磁波
量子論のはじまり、電磁波、波動の復習、電磁波の種類について

5. 黒体放射
黒体放射、空洞放射、ウィーンの法則、レイリー・ジーンズの法則、プランクの法則、
エネルギーの量子化、プランク定数、量子仮説

6. 光電効果
光電子、光電流の測定実験、光電子の最大運動エネルギー、アインシュタインの関係式、
仕事関数、光量子、光の運動量

7. 原子の発光スペクトル
白熱電球のスペクトル、水素原子の発光スペクトル、バルマーの法則、
バルマー系列・ライマン系列・パッシェン系列・ブラケット系列、
リュードベリ・リッツの結合原理、リュードベリ定数

8. ボーアの理論
ボーアの理論、電子の等速円運動、角運動量の量子化、全エネルギーの量子化、
リュードベリ定数とボーアの理論の関係、水素原子の発光スペクトルの理論解釈

9. 物質波とシュレーディンガー方程式
ド・ブロイの物質波、トムソンの電子線回折実験、ボーアの量子化条件とド・ブロイ波長の関係、
シュレーディンガーの波動方程式、ボルンによる波動関数の解釈

10. １次元の箱の中の粒子のシュレーディンガー方程式
井戸型ポテンシャル、境界条件、規格化条件

11. 演習

12. 水素原子のシュレーディンガー方程式
数学の復習（直交座標と極座標）、水素原子のシュレーディンガー方程式の一般解、
動径波動関数、球面調和関数、主量子数、角運動量量子数、磁気量子数、
水素原子のエネルギー準位、縮退

13. 水素原子の波動関数（１）
1s 軌道、2s 軌道、動径分布関数

14. 水素原子の波動関数（２）
p軌道、d軌道

15. 理解度の確認と全体の総括

担当教員の実務経験とそれを活かした教育内容　Work experience of the instructor
前職（理化学研究所）において約１５年間、理論分子科学に関する研究を行ってきた。
これらの経験と知識を講義に活かす。
教育用ソフトウェア　Educational software
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備考　Remarks

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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