2023年度 H27年度以前入学者向け 理学部 物理学科
量子力学第二
- 開講元
- 物理学科
- 担当教員
- 慈道 大介
- 授業形態
- 講義 (対面型)
- メディア利用科目
- -
- 曜日・時限
(講義室) - 火3-4 (S2-203(S222)) / 金3-4 (S2-203(S222))
- クラス
- -
- 科目コード
- ZUB.Q206
- 単位数
- 200
- 開講時期
- 2023年度
- 開講クォーター
- 4Q
- シラバス更新日
- 2025年7月8日
- 使用言語
- 日本語
シラバス
授業の目的（ねらい）、概要
量子力学における、中心力場中の粒子の運動、磁場と荷電粒子の相互作用、変分法、摂動論などの近似的な取り扱いについて基本的なことを学ぶ.
量子力学第一で学んだことを確認するとともに、さらに複雑な量子物理学を習得する。
到達目標
水素原子のエネルギースペクトルおよびその磁場中での振る舞いをシュレーディンガー方程式を用いて説明できるようになる。
また、変分法、摂動論が使えるようになる。
キーワード
シュレーディンガー方程式、角運動量、スピン、水素原子、ゼーマン効果、微細構造、摂動論、変分法
学生が身につける力
- 専門力
- 教養力
- コミュニケーション力
- 展開力 (探究力又は設定力)
- 展開力 (実践力又は解決力)
授業の進め方
講義ノートを事前に配布し、講義は板書およびスライドを用いて行う。講義ノートとスライドは T2SCHOLA に掲載する。
授業計画・課題
| 授業計画 | 課題 | |
|---|---|---|
| 第1回 | ３次元のシュレーディンガー方程式 | 直方体の箱の中の質点のエネルギー順位の導出を理解する |
| 第2回 | 球面調和関数 | 角変数を分離し球面調和関数を導く |
| 第3回 | 角運動量 | 角運動量演算子の定義と、その成分の間の交換関係を理解する。 |
| 第4回 | 動径方向の波動方程式 | 3次元球対称井戸型ポテンシャルのエネルギー準位を理解する |
| 第5回 | 水素原子 | 水素原子のエネルギー準位を導出する |
| 第6回 | 角運動量代数 | 角運動量演算子の交換関係から固有状態を構築する |
| 第7回 | スピン | スピンと軌道角運動量の類似性と差異を理解する |
| 第8回 | 電磁場中の運動 | 電磁場と荷電粒子の相互作用を理解する |
| 第9回 | 角運動量の合成 | 角運動量の合成が説明できる |
| 第10回 | 微細構造 | 水素原子の微細構造を説明する |
| 第11回 | 時間に依存しない摂動論：縮退がない場合 | 縮退のない時間に依存しない摂動論を使える |
| 第12回 | 時間に依存しない摂動論：縮退がある場合 | 縮退のある時間に依存しない摂動論を使える |
| 第13回 | 時間に依存する摂動論 | 時間に依存する摂動論を使える |
| 第14回 | 変分法 | 変分法を使える |
準備学修(事前学修・復習)等についての指示
学修効果を上げるため，教科書や配布資料等の該当箇所を参照し，「毎授業」授業内容に関する予習と復習（課題含む）をそれぞれ概ね100分を目安に行うこと。
教科書
授業中に指定する
参考書、講義資料等
授業中にプリントを配る
成績評価の方法及び基準
レポート課題と期末試験に基づく
関連する科目
- ZUB.Q204 ： 量子力学第一
履修の条件・注意事項
量子力学第一を履修していること