授業の目的 【日本語】
Goals of the Course(JPN) | | | 原子レベルのミクロな現象は現代の科学・技術の基盤になっているが、高校時代までに学習した古典物理学の枠組みのみでは説明できない。19世紀が終わり20世紀初頭において物理学の分野で発見された様々な実験事実とそれに伴う理論の進展を学ぶ。古典力学および数学、化学基礎をバックグラウンドとし、本講義を習得することによって、量子論の基礎力を身につけるとともに、実験結果から理論を洞察する応用力を養うことを目的とする。 |
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授業の目的 【英語】
Goals of the Course | | Microscopic phenomena at the atomic level form the foundation of modern science and technology, yet they cannot be explained solely within the framework of classical physics learned in high school. This course explores the various experimental discoveries made in the field of physics at the end of the 19th century and the beginning of the 20th century, and the accompanying theoretical advances. With a background in classical mechanics, mathematics, and basic chemistry, this course aims to equip students with a foundational understanding of quantum theory and the ability to apply experimental results to theoretical insights. Specifically, the course aims to enable students to:
1. Correctly explain the Rayleigh-Jeans, Wien, and Planck radiation equations for blackbody radiation.
2. Correctly explain past experiments demonstrating quantum phenomena.
3. Understand Bohr's correspondence principle and quantization based on classical mechanics, and correctly explain the hydrogen atom model.
4. Understand and explain the relationship between quantum theory and quantum technologies such as X-rays and lasers.
5. Understand the basics of the Schrödinger equation and be able to solve simple equations. |
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到達目標 【日本語】
Objectives of the Course(JPN)) | | 本講義を習得することによって、具体的には、以下のことができるようになることを目標とする。
１．黒体輻射について、レーリー・ジーンズ、ウィーンおよびプランクの輻射式を正しく説明できる。
２．量子現象を示す過去の実験を正しく説明できる。
３．ボーアの対応原理と古典力学に基づく量子化を理解し、水素原子模型を正しく説明できる。
４．X線、レーザーなどの量子技術と量子論の関連を理解し説明できる。
５．シュレディンガー方程式の基礎を理解し、簡単な方程式を解けること。 |
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到達目標 【英語】
Objectives of the Course | | Specifically, the goals of completing this course are for students to be able to:
1. Correctly explain the Rayleigh-Jeans, Wien, and Planck radiation equations for blackbody radiation.
2. Correctly explain past experiments that demonstrate quantum phenomena.
3. Understand Bohr's correspondence principle and quantization based on classical mechanics, and correctly explain the hydrogen atom model.
4. Understand and explain the relationship between quantum technologies such as X-rays and lasers and quantum theory.
5. Understand the basics of the Schrödinger equation and be able to solve simple equations. |
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バックグラウンドとなる科目【日本語】
Prerequisite Subjects | | |
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バックグラウンドとなる科目【英語】
Prerequisite Subjects | | | Mechanics, Electromagnetics, Mathematics, Chemistry |
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授業の内容【日本語】
Course Content | | １．量子物理学とは
２．比熱の理論とエネルギーの等分配則
３．空洞輻射
３－１ シュテファン-ボルツマンの法則、ウィーンの変位則、レーリー-ジーンズおよびウィーンの輻射式
３－２ プランクの輻射式
４．光の粒子性
光電効果とコンプトン散乱の示す意味
５．粒子の波動性とド･ブロイ波
６．原子の構造
６－１ ラザフォード散乱による原子核の存在の証明
６－２ 原子スペクトルと原子構造の解明
６－３ ボーアの理論による水素構造と量子化
７．原子構造とX線エネルギー
８．量子力学の導入とシュレディンガーの波動方程式の基礎
事前に配布した資料と教科書の該当部分を読んでおくこと。 |
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授業の内容【英語】
Course Content | | 1. Introduction to atomic physics
2. Theory of specific heat and law of equipartition of energy
3. Black body radiation
3-1. Stefan-Boltzmann low, Wien's displacement law, Rayleigh-Jeans' and Wien's formula of radiation
3-2. Planck's formula of radiation
4. Particle behavior of light - Photoelectric effects and Compton scattering
5. Wave behavior of particles and de Broglie wave
6. Structure of atom
6-1. Identification of atomic nuclei by Rutherford scattering
6-2. Elucidation of atomic structure by atomic spectra
6-3. Elucidation of structure of hydrogen atom by Bohr's theory
7. Atomic structure and energy of characteristic X-ray
8. Introduction to quantum mechanics and basics of Schrödinger equation
Read a relevant part of the material and the textbook distributed beforehand. |
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成績評価の方法と基準【日本語】
Course Evaluation Method and Criteria | | | ①達成目標に対しての修得度を、課題レポートおよび期末試験で評価する。②基本的な問題を正しく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 | | | Examination and Report and/or short tests. |
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履修条件・注意事項【日本語】
Course Prerequisites / Notes | | 履修条件は要しない。
授業は基本的には対面で行う。遠隔の場合は、TeamsあるいはZoomで行う。
教員への質問は、講義中および終了時または教員室、あるいは、TACTの機能「メッセージ」により行うこと。授業に関する受講学生間の意見交換は、講義前後のTeamsあるいはZoomの機能を用いるか、あるいは、TACT機能「メッセージ」により行うこと |
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履修条件・注意事項【英語】
Course Prerequisites / Notes | | No prerequisites are required.
Classes are generally held face-to-face. If they are held remotely, they will be held via Teams or Zoom.
Questions to faculty members may be asked during and at the end of lectures, in the faculty room, or via the "Message" function in TACT. Students may exchange opinions regarding classes using the Teams or Zoom functions before and after lectures, or via the "Message" function in TACT. |
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教科書【日本語】
Textbook | | | 原子物理学－微視的物理学入門－増補版 菊池健著 共立出版 |
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教科書【英語】
Textbook | | | IAtomic physics -Introduction to Quantum Mechanics |
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参考書【日本語】
Reference Book | | 量子力学I：朝永振一郎著 みすず書房
原子物理学１，２：シュポルスキー 玉木英彦訳 東京図書
わかりやすい量子力学入門：高田健次郎著 丸善
物理学講義 量子力学入門 -その誕生と発展に沿って- 松下貢著 裳華房 |
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参考書【英語】
Reference Book | | Quantum Mechanics I by S. Tomonaga
Atomic Physics I, II by E. Shpolsky
Introduction to Quantum Mechanics by K. Takada
Atomic Physics by K. Kikuchi |
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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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実務経験のある教員等による授業科目（大学等における修学の支援に関する法律施行規則に基づくもの）＜実務経験について＞
Courses taught by Instructors with practical experience(Practical experience) | | |
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実務経験のある教員等による授業科目（大学等における修学の支援に関する法律施行規則に基づくもの）<実務経験と本授業との関連性>
Courses taught by Instructors with practical experience(Relevance of the practical experience to this course) | | |
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