月曜・金曜 2講時 2nd period class on Monday and Friday. 単位数/Credit(s): 2. 授業代表教員/Director: 伊藤 悟, 加田 渉. 開講期間/Term of Classes: 工学部の第3クォーター期間 3rd quarter at School of Engineering. 履修年度: 2024. 科目ナンバリング/Course Numbering: -J. 使用言語/Language Used in Course: 日本語.
量子力学
量子力学
Quantum Mechanics
伊藤 悟/ITO Satoshi
加田 渉/KADA Wataru
工学研究科 量子エネルギー工学専攻 量子大講義室
Main Classroom at the Department of Quantum Science and Energy Engineering, Graduate School of Engineering
１．目的
先端科学・工学の基礎知識として不可欠な初等量子力学の基本を理解する。
２．概要
前期量子論、粒子性と波動性、波動方程式と波動関数などについて学び、調和振動子及び水素原子の内殻電子の運動、粒子のポテンシャル散乱などの問題の解き方を学ぶ。
1. Objective of Class
Understanding the basics of elementary quantum mechanics, which is essential as basic knowledge for advanced science and engineering.
2. Summary of Class
Learning old quantum theory, wave-particle duality, wave equations and wave functions, etc. as well as how to solve problems such as the motion of harmonic oscillators and the inner shell electrons of hydrogen atoms, and the potential scattering of particles.
３．達成目標等
この授業では、主に以下のような能力を修得することを目標とする。
・波動関数の性質を理解するとともに、その物理的意味を説明できる。
・ミクロ系の運動を量子力学的に考察し、その系の物理量を計算できるようにする。
3. Goal of study
The main goals of this class are to acquire the following abilities.
- Understanding the properties of wave functions and explaining their physical meaning.
- Considering the motion of a microscopic system from a quantum mechanical perspective and calculating the physical quantities of that system.
１．先端科学・工学の基礎としての初等量子力学
２．光の粒子性と波動性、光電効果、コンプトン散乱
３．電子の粒子性と波動性、波動関数の解釈
４．不確定性原理、原子のスペクトル
５．波動方程式
６．シュレーディンガー方程式
７．物理量と演算子、固有状態
８．１次元問題１ - 束縛状態 無限に深い井戸型ポテンシャル
９．１次元問題１ - 束縛状態 有限の深さの井戸型ポテンシャル
１０．１次元問題１ - 束縛状態 調和振動子ポテンシャル
１１．１次元問題２ - 反射と透過（トンネル効果） 階段型ポテンシャル
１２．１次元問題２ - 反射と透過（トンネル効果） 土手型ポテンシャル
１３．３次元問題 - 中心ポテンシャル
１４．３次元問題 - 水素様原子波動関数
１５．まとめと試験
1. Introduction
2. Wave-corpuscle duality of light, Photoelectric effect, Compton scattering
3. Wave-corpuscle duality of electron, Wave function
4. Principle of indeterminacy, Atomic spectrum
5. Wave equation
6. Schrödinger equation
7. Physical quantities and operators, Eigenstate
8. 1D problem I - bound state: infinite potential well
9. 1D problem I - bound state: finite potential well
10. 1D problem I - bound state: harmonic oscillator
11. 1D problem II - reflection and transmission (tunnel effect): step potential
12. 1D problem II - reflection and transmission (tunnel effect): rectangular potential barrier
13. 3D problem - central potential
14. 3D problem - hydrogenlike atom
15. Summary and examination
成績は試験、レポート、出席の結果で評価する。
Evaluation will be done based on results of the examination, reports and attendance.
教科書にもとづいた予習
Students are required to prepare for each class.
本講義のためのGoogle Classroomのクラスコードは「kgk5oh5」である。
講義に関する各種連絡は当該Classroomを通じて行うので、受講者は忘れずに登録のこと。
Detailed information of the class and lecture notes will be provided with Google Classroom.
The class code is "kgk5oh5".