授業の目的 【日本語】
Goals of the Course(JPN) | | エネルギー理工学の基礎として、結晶と格子、回折現象、格子振動、固体の比熱、自由電子論など、結晶性固体に関する原子レベルの基本的な物性を学ぶ。
この講義を習得することにより、以下のことができるようになることを目標とする。
1. 結晶と格子・回折現象の基本的な性質を理解し、具体的な問題に適用できる。
2. 格子振動の計算について理解し、初等的な問題を解くことができる。
3. 固体の比熱を習得し、具体的な問題に適用することができる。
4. 自由電子論の基礎を習得することができる。 |
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授業の目的 【英語】
Goals of the Course | | | This course deals with the basic physical properties of crystalline materials as crystal structure, diffraction, and phonon as a basis of energy engineering. |
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到達目標 【日本語】
Objectives of the Course(JPN)) | | エネルギー理工学の基礎として、結晶と格子、回折現象、格子振動、固体の比熱、自由電子論など、結晶性固体に関する原子レベルの基本的な物性を学ぶ。
この講義を習得することにより、以下のことができるようになることを目標とする。
1. 結晶と格子・回折現象の基本的な性質を理解し、具体的な問題に適用できる。
2. 格子振動の計算について理解し、初等的な問題を解くことができる。
3. 固体の比熱を習得し、具体的な問題に適用することができる。
4. 自由電子論の基礎を習得することができる。 |
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到達目標 【英語】
Objectives of the Course | | | This course deals with the basic physical properties of crystalline materials as crystal structure, diffraction, and phonon as a basis of energy engineering. |
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バックグラウンドとなる科目【日本語】
Prerequisite Subjects | | | 化学基礎、物理学基礎、数学基礎、力学、熱力学、電磁気学I |
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バックグラウンドとなる科目【英語】
Prerequisite Subjects | | |
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授業の内容【日本語】
Course Content | | １．結晶と格子（格子と結晶構造、ミラー指数）
２．結晶による回折（ブラッグの法則、消滅則と構造因子）
３．結晶の結合エネルギー（原子間の斥力・引力、結合の種類）
４．格子振動（弾性体中の音波、分散関係、ブリルアン・ゾーン、音響モードと光学モード、フォノン）
５．固体の比熱（ボルツマン分布、エントロピー、状態和と自由エネルギー、アインシュタイン・モデルによる固体の比熱、デバイ・モデルによる固体の比熱、固体の熱膨張）
６．自由電子論（固体中の電子のふるまい、自由電子・調和振動子・水素原子）
７．金属の比熱・伝導現象（状態密度、フェルミ・ディラック分布、電子比熱、金属の電気抵抗、金属の熱伝導）
８．周期ポテンシャル中での電子（周期ポテンシャルの影響、エネルギーバンド、金属・半導体・絶縁体）
講義時間内に随時演習を行う．
毎回の授業前に教科書の指定箇所を読んでおくこと。講義終了後は、教科書の例題・章末問題などを自分で解くこと。 |
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授業の内容【英語】
Course Content | | 1. crystal structure and lattice
2. Crystal diffraction
3. Chemical bonding
4. Lattice vibration
5. Phonon and heat capacity
6. Free electron theory
7. Thermal and electrical conductivity of metals
8. Electrons in periodic potentials |
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成績評価の方法と基準【日本語】
Course Evaluation Method and Criteria | | | 達成目標に対しての修得度を演習課題、中間試験、期末試験にて評価する。物性物理学の基本的な問題を正確に扱うことができれば合格とし、より難易度の高い問題を扱うことができればそれに応じて成績に反映させる。 |
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成績評価の方法と基準【英語】
Course Evaluation Method and Criteria | | |
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履修条件・注意事項【日本語】
Course Prerequisites / Notes | | | 対面授業を基本とするが、状況によっては遠隔授業（オンライン）を行う場合もある。 |
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履修条件・注意事項【英語】
Course Prerequisites / Notes | | |
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教科書【日本語】
Textbook | | 志賀正幸：材料科学者のための固体物理学入門（内田老鶴圃）
長谷川修司：トポロジカル物質とは何か 最新・物質科学入門 (ブルーバックス) |
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教科書【英語】
Textbook | | |
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参考書【日本語】
Reference Book | | 矢口裕之：初歩から学ぶ固体物理学（講談社）
沖憲典，江口鐵男：金属物性学の基礎 はじめて学ぶ人のために（内田老鶴圃）
坂田 亮：理工学基礎 物性科学（培風館）
キッテル：固体物理学入門（上）（丸善） |
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参考書【英語】
Reference Book | | | C. Kittel, Introduction to Solid State Physics, John Wiley and Sons |
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授業時間外学習の指示【日本語】
Self-directed Learning Outside Course Hours | | |
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授業時間外学習の指示【英語】
Self-directed Learning Outside Course Hours | | |
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使用言語【英語】
Language used | | |
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使用言語【日本語】
Language used | | |
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授業開講形態等【日本語】
Lecture format, etc. | | |
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授業開講形態等【英語】
Lecture format, etc. | | |
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遠隔授業（オンデマンド型）で行う場合の追加措置【日本語】
Additional measures for remote class (on-demand class) | | |
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遠隔授業（オンデマンド型）で行う場合の追加措置【英語】
Additional measures for remote class (on-demand class) | | |
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