2025年度 (最新) 学院等開講科目理学院物理学系

量子力学入門（講義）

開講元: 物理学系
担当教員: 今村洋介
授業形態: 講義
メディア利用科目: -
曜日・時限 (講義室)
クラス: -
科目コード: PHY.Q207
単位数: 200
開講時期: 2025年度
開講クォーター: 3Q
シラバス更新日: 2025年4月2日
使用言語: 日本語

シラバス

授業の目的（ねらい）、概要

本講義では、理工学に幅広い応用範囲を持つ量子力学の初歩について扱う。

本講義のねらいは、波動関数や演算子などの量子力学特有の概念について学び、物理量の離散化、測定に付随する不確定性など、量子力学固有の現象について理解することである。

到達目標

本講義を履修することによって次の能力を習得する。
1) 粒子と波動の二重性や確率解釈など、量子力学の基本的概念について説明できる。
2) 幾つかの簡単な例について、シュレーディンガー方程式を解くことができる。
3) トンネル効果、物理量の離散化、測定に付随する不確定性など、量子力学固有の現象について説明できる。

キーワード

粒子と波動の二重性、波動関数、量子状態、シュレーディンガー方程式

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

板書による講義

授業計画・課題

	授業計画	課題
第1回	粒子と波動の二重性，光電効果，原子モデル，プランク定数	量子力学の基礎概念を理解する
第2回	波動関数と確率解釈，二重スリット実験	波動関数とその解釈について理解する
第3回	演算子，期待値，固有関数	演算子、期待値、固有関数について理解する
第4回	量子力学における測定と不確定性	不確定性原理について理解する
第5回	波束，位相測度，群速度	波束の性質について理解する
第6回	量子状態，定常状態，ブラケット表記法	量子状態、定常状態について理解し、ブラケット表記法を使う
第7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を導出する
第8回	波動関数の境界条件と波動関数の振る舞い,束縛状態	波動関数の境界条件、束縛状態について理解する
第9回	箱型ポテンシャル，箱の中の粒子，零点エネルギー	箱型ポテンシャル中の自由粒子について解く
第10回	波束の運動と古典的粒子の運動	波束の運動と古典的粒子の運動について理解する
第11回	トンネル効果とそれを用いて説明される現象，ベータ崩壊	トンネル効果について理解する
第12回	ボーア・ゾンマーフェルトの量子化条件とガモフの透過因子	ボーア・ゾンマーフェルトの量子化条件について理解する
第13回	調和振動子，昇降演算子	調和振動子を解く
第14回	コヒーレント状態，電磁波と光子	コヒーレント状態について理解する

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

特に指定しない。

参考書、講義資料等

ランダウ・リフシッツ「量子力学1」(理論物理学教程, 東京図書, 1983 年).
サクライ「現代の量子力学 (上)」(物理学叢書, 吉岡書店, 1989 年).
小出昭一郎「量子力学 (I)」(基礎物理学選書, 裳華房, 1990 年).
猪木慶治・川合光「量子力学 I」(講談社, 1994 年).
須藤靖「解析力学・量子論」(東京大学出版会, 2008 年).

成績評価の方法及び基準

レポート、期末試験による評価

履修の条件・注意事項

特になし。