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授業概要
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19世紀までに構築された力学や電磁気学などを古典物理学とよぶ。一方、20世紀以降に構築された「量子力学」は原子・分子から構成されるすべての物質の性質を理解するために不可欠の学問であり、20世紀後半から爆発的に発展し、今もなお進展し続けるエレクトロニクスの基礎となっている。同様に20世紀以降に構築された「相対性理論」は人類に原子力エネルギーをもたらし、来るべき宇宙開発時代の根幹ともなる概念である。また、熱力学は19世紀に進展した学問であるが、エネルギー問題をはじめとした現代工業技術の礎となる学問である。
本講義では、まず特殊相対性理論から導かれる法則を通して新しい世界観を感じてもらいます。その後、原子・分子などの「粒子」を巨視的な観点から扱う熱力学の概念を学び、これらを微視的な観点から扱う量子力学の概念を学んでもらいます。
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到達すべき
目標
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・特殊相対性理論における「空間」と「時間」の概念を説明できる。
・内部エネルギーや比熱、エントロピーなど熱力学特有の概念を理解する。
・光の粒子性と電子の波動性を理解し、それがもたらす現象を説明できる。
・波動関数が表す「確率密度」の概念を理解する。
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授業計画と
準備学習
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第１部 特殊相対性理論
１ 相対性理論の概要・時間の相対性
２ ローレンツ変換
３ 特殊相対性理論における運動量と質量
第２部 熱力学
４ 内部エネルギーと熱力学の第１法則
５ 比熱とエンタルピー
６ 気体分子運動論
７ エントロピーと熱力学の第２法則
８ 前半のまとめ、中間試験
第３部 量子論
９ 試験解説・黒体輻射とプランク定数
10 光電効果とコンプトン効果
11 電子の発見とラザフォードの原子模型
12 電子の波動性と電子線回折
13 二重スリットの実験、波動関数の性質
14 不確定性原理
15 期末試験・まとめ
16 期末試験解説
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授業実施方法
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授業の特色
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学生のアク
ティブ・ラー
ニングを
促す取組
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使用言語
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TA，SA等配置
予定
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基盤的能力
専門的能力
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授業時間外
の学習
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各回の講義最後に出す課題の解答をTACTからレポートとして提出すること。
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成績評価の
方法
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中間試験、期末試験、レポート課題提出によって評価する。
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到達度評価
の観点
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テキスト
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テキスト
(詳細)
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教科書は定めず毎回講義資料をTACTにアップロードする。より深く理解するためには参考文献をお勧めする。
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参考文献
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No
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書籍名
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著者名
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出版社
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出版年
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ISBN/ISSN
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1.
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『量子力学Ⅰ 講談社基礎物理シリーズ6』
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原田勲、杉山忠男
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講談社
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2009
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2.
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『ゼロからの熱力学と統計力学』
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和達三樹，十河清，出口哲生
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岩波書店
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2005
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3.
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『高校数学でわかる相対性理論』
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竹内淳
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ブルーバックス
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2013
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参考文献
(詳細)
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1.および2.はそれぞれ応用物理コースの「量子力学概論」、「統計力学概論」のテキストである。
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担当教員実
務経験内容
または実践
的教育内容
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実践的授業
内容等
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備考
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講義資料は原則としてTACTからダウンロードしてもらいます。
各回講義前に事前にTACTを確認すること。
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