2024年度 学院等開講科目 理学院 地球惑星科学系
量子力学（地惑）
- 開講元
- 地球惑星科学系
- 担当教員
- 今枝 佑輔 / 中本 泰史
- 授業形態
- 講義/演習 (対面型)
- メディア利用科目
- -
- 曜日・時限
(講義室) - 火3-6 (石川台2号館 Ishikawadai Bldg. 2 318) / 金3-6 (石川台2号館 Ishikawadai Bldg. 2 318)
- クラス
- -
- 科目コード
- EPS.B331
- 単位数
- 220
- 開講時期
- 2024年度
- 開講クォーター
- 1Q
- シラバス更新日
- 2025年3月14日
- 使用言語
- 日本語
シラバス
授業の目的（ねらい）、概要
量子力学は現代物理学の考え方の典型の1つであり，どのように物理を組み立てるかを学ぶ。
同時に，水素原子の構造について，量子力学の立場で理解する。
量子力学の基本的な考え方，概念，基礎方程式，典型的問題の解法，簡単な応用などを学ぶ。
到達目標
地球惑星科学系学生のための量子力学である。
量子力学の基礎概念を理解することを目指す。
キーワード
シュレーディガー方程式，調和振動子，水素原子
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
講義と演習を同時に行う。
授業計画・課題
| 授業計画 | 課題 | |
|---|---|---|
| 第1回 | 量子力学の必要性 | 古典物理学は何を説明できないか |
| 第2回 | 光の粒子性と電子の波動性 | 光電効果，物質波（ド・ブロイ波） |
| 第3回 | シュレーディンガー方程式 | シュレーディンガー方程式の導出 |
| 第4回 | 量子力学と古典的運動の対応 | エーレンフェストの定理 |
| 第5回 | 1次元ポテンシャルの束縛状態 1 | 井戸型ポテンシャル問題 |
| 第6回 | 1次元ポテンシャルの束縛状態 2 | 1次元周期境界問題 |
| 第7回 | 1次元ポテンシャルでの透過と反射 | 箱型ポテンシャル問題 |
| 第8回 | 1次元調和振動子 | エルミート多項式 |
| 第9回 | 演算子の考え方 | 演算子による解法 |
| 第10回 | 球対称場における波動方程式：軌道角運動量 | ルジャンドル多項式 |
| 第11回 | 球対称場における波動方程式：動径方向の分離 | 動径方向の固有値方程式 |
| 第12回 | 水素原子１：方程式の解 | 動径成分の方程式 |
| 第13回 | 水素原子２：方程式の解の物理的意味 | 電子の分布 |
| 第14回 | 量子力学の総合演習と質疑応答 | 演習問題全体の復習と質疑応答 |
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）をそれぞれ本学の学修規程で定められた時間を目安に行う。
教科書
特になし
参考書、講義資料等
■ 須藤靖 著，「解析力学・量子論」，東京大学出版会
■ 阿部龍蔵著，物理テキストシリーズ6「量子力学入門」，岩波書店
■ 後藤憲一ほか著，「量子力学演習」，共立出版
■ 倉本 義夫，江澤 潤一 著，現代物理学「基礎シリーズ」量子力学，朝倉書店
成績評価の方法及び基準
演習への取り組み(40%)と期末レポート(60%)で成績を評価する。
関連する科目
- EPS.B203 ： 力学（地惑）
履修の条件・注意事項
力学，電磁気学，物理数学