量子力学II [S4][遠隔(オ)]

開講年度

2025年度

開講学期

後期

科目名

量子力学II

授業種別

講義

科目名（英語）

Quantum MechanicsII

授業情報(授業コード・クラス・授業形態)

A1800068 量子力学II [S4][遠隔(オ)]

担当教員

三島智

単位数

2.0単位

曜日時限

金曜1限

キャンパス

新宿　遠隔

教室

学位授与の方針

1 基礎知識の修得 0 ％
2 専門分野の知識・専門技術の修得 80 ％
3 汎用的問題解決力の修得 20 ％
4 道徳的態度と社会性の修得 0 ％

具体的な到達目標

・量子力学の枠組みが理解できる。・角運動量，スピンを代数的に扱うことができる。・ボソン，フェルミオンについて理解し多粒子系を扱うことができる。・量子力学における摂動論で具体的な系の計算ができる。・量子力学的な散乱の定式化を理解できる。・光の量子化が理解できる。

受講にあたっての前提条件

「量子力学Ⅰ」を修得していること「応用力学」「電磁気学Ⅰ」「電磁気学Ⅱ」を履修していることが望ましい。

授業の方法とねらい

音声付き授業動画を用いてオンデマンド型の遠隔講義を行う。
量子力学Iで学んだ内容を発展させ，量子力学の基本的な応用について学ぶ。
具体的には，以下のような事項の達成を目標とする。
・量子力学の数学的・理論的基礎をより深く理解できるようになる。
・量子力学特有の現象について理解できるようになる。
・摂動論を用いて近似解を求めることができるようになる。

AL・ICT活用

特に活用しない

第1回

授業形態

遠隔（オンデマンド）

事前学習

量子力学Iの内容を教科書の対応箇所を読んで復習しておくこと。

6時間

授業内容

概論と量子力学Iの復習

事後学習・事前学習

講義内容の復習および教科書６章の予習。波動関数，シュレディンガー方程式，無限に深い井戸型ポテンシャルにおける粒子の状態について復習しておくこと。

6時間

第2回

授業形態

遠隔（オンデマンド）

授業内容

物理量と固有値，期待値

事後学習・事前学習

講義内容の復習および教科書６章の予習。固有値，固有関数，期待値について復習しておくこと。

3時間

第3回

授業形態

遠隔（オンデマンド）

授業内容

演算子表現と代数

事後学習・事前学習

講義内容の復習および教科書６章と７章の予習。演算子の表現行列，交換子，不確定性関係について復習しておくこと。

3時間

第4回

授業形態

遠隔（オンデマンド）

授業内容

調和振動子，エーレンフェストの定理，スピン角運動量

事後学習・事前学習

講義内容の復習および教科書７章の予習。調和振動子の演算子を用いた解法，エーレンフェストの定理による古典論と量子論の対応，スピン角運動量について復習しておくこと。

3時間

第5回

授業形態

遠隔（オンデマンド）

授業内容

スピン演算子の表現行列

事後学習・事前学習

講義内容の復習および教科書７章の予習。スピン演算子の表現行列と交換関係について復習しておくこと。

3時間

第6回

授業形態

遠隔（オンデマンド）

授業内容

角運動量の演算子の代数，固有値，表現行列

事後学習・事前学習

講義内容の復習および教科書７章の予習。角運動量演算子の交換関係，固有値，表現行列の導出について復習しておくこと。

3時間

第7回

授業形態

遠隔（オンデマンド）

授業内容

角運動量の合成

事後学習・事前学習

講義内容の復習および教科書８章の予習。角運動量の合成の具体例について復習しておくこと。

3時間

第8回

授業形態

遠隔（オンデマンド）

授業内容

多粒子系，ボース粒子とフェルミ粒子

事後学習・事前学習

講義内容の復習および教科書８章の予習。ボース粒子とフェルミ粒子の違い，パウリの排他原理について復習しておくこと。

3時間

第9回

授業形態

遠隔（オンデマンド）

授業内容

多粒子系の扱い

事後学習・事前学習

講義内容の復習および教科書９章の予習。ハートリー・フォック近似，元素の周期律表の成り立ち，フェルミエネルギーについて復習しておくこと。

3時間

第10回

授業形態

遠隔（オンデマンド）

授業内容

時間に依存しない摂動

事後学習・事前学習

講義内容の復習および教科書９章の予習。時間に依存しない摂動論の意味，補正項の計算に用いる式，具体例（電場中の調和振動子）について復習しておくこと。

3時間

第11回

授業形態

遠隔（オンデマンド）

授業内容

時間に依存する摂動

事後学習・事前学習

講義内容の復習および教科書１０章の予習。時間に依存する摂動論における補正項の計算に用いる式，シュタルク効果，フェルミの黄金律について復習しておくこと。

3時間

第12回

授業形態

遠隔（オンデマンド）

授業内容

散乱

事後学習・事前学習

講義内容の復習および教科書１０章の予習。散乱断面積の意味とその計算方法について復習しておくこと。

3時間

第13回

授業形態

遠隔（オンデマンド）

授業内容

ボルン近似，部分波展開

事後学習・事前学習

講義内容の復習および教科書１１章の予習。ボルン近似や部分波展開を用いた散乱断面積の計算について，具体例を通して復習しておくこと。

3時間

第14回

授業形態

遠隔（オンデマンド）

授業内容

光の量子化

事後学習・事前学習

講義内容の復習および期末試験に向けた学習。

6時間

第15回

授業形態

遠隔（オンデマンド）

授業内容

授業内容の振り返り

事後学習

授業全般についての振り返りと試験の復習。

6時間

成績評価の方法

各回の小テスト（約20%），不定期に課すレポート課題（約40%），合同定期試験期間中に対面で実施する期末試験（約40%）によって成績評価を行う。

受講生へのフィードバック方法

レポート課題の添削結果を個別にオンラインで返却する。また，課題の解説・講評を配布する。

教科書

原康夫『量子力学』岩波基礎物理シリーズ，岩波書店

参考書

猪木慶治・川合光『基礎量子力学』『量子力学1』『量子力学2』講談社サイエンティフィク

オフィスアワー

質問はメールまたは KU-LMS の質問登録で随時受け付けます。
E-mail: fu41464@ns.kogakuin.ac.jp

受講生へのメッセージ

量子力学によって記述されるミクロな世界における物理法則は日常の感覚とはかけ離れています。常に数式の物理的意味の把握に努めながら学んでください。

実務家担当科目

実務家担当科目ではない

実務経験の内容

教職課程認定該当学科

応用物理学科

その他の資格・認定プログラムとの関連

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