単位数: 2. 担当教員: 大関 真之. 開講年度: 2024. 科目ナンバリング: TEI-QTM302J.
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Google Classroomのクラスコードは工学部Webページにて確認すること。
学部シラバス・時間割(https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html)
１．目的
情報化社会を支えるインフラストラクチャーは半導体を初めとする物質の世界であり、その世界の基本法則が量子力学である。量子力学Ａで学んだ入門的知識を踏み台として量子力学全体の基本体系を理解し、実際の量子現象について学ぶ。
２．概要
量子力学Ａで学んだ基礎知識を拡張し、状態ベクトルの概念、角運動量、摂動論を扱った後、スピン軌道相互作用など典型的な量子現象について理解を深める。
３．達成目標等
量子現象を説明するための量子力学全体の基本的体系の理解と数学的手法の取得を目標とする。
４．アクセス方法
Google classroomを用いる。クラスコードは「mvo2x26」。
ただし、定期試験は対面型で行う予定である。
The class code for Google Classroom can be found on the Web site of
the School of Engineering:
https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html (JP Only)
1. Purpose
The infrastructure for intelligient society is materials including semiconductors, and the fundamental laws of the materials are based on quantum mechanics. In this class, fundamental systems of quantum mechanics on the whole is studied by developing introductory knowledge learned at Quantum Mechanics A, and then learn real quantum phenomena.
2. Overview
Basic knowledge learned at Quantum Mechanics A is expaneded by acuqiring concepts of state vector, angular momentum and perturbation theory, and then deeply understanding typical quantum phenomena, such as electron motion in periodic potential in solids, and energy gap.
3. Target
The target of this class is to acquire fundamental system of quantum mechanics on the whole and mathematical technique to explain quantum mechanics.
4. Access
Google classroom will be used. The class-code is mvo2x26.
The examination will be done on-site, not on-line.
量子力学Ａの入門的知識をベースに解析学、代数学、解析力学、電磁気学を履修していることが望ましい。数学的手法と実際の現象との関連性を理解するため演習問題の履行が重要である。
Introductory knowledge on Quantum Mechanics A is the basis of this class, and in addition mathematical analysis, algebra, analytical mechanics, and electrodynamics are helpful for this class. Solving exercise problem is vital to understand the relation betwen mathematical technique and real quantum phenomena.
1．量子力学Ａの復習(1)：前期量子論におけるプランク定数の役割を中心として
2．量子力学Aの復習(2)：古典的波動方程式とシュレディンガー方程式
3. 角運動量と中心力場における電子の運動
4. 水素原子
5. 波動関数から状態ベクトルへ
6. エーレンフェストの定理
7. 演算子とマトリクス
8. ハイゼンベルクの運動方程式
9．調和振動子の行列力学
10．スピンの行列力学
11．軌道角運動量の行列力学
12. 摂動論
13．スピン-軌道相互作用
14．演習
15. 定期試験 もしくは 最終レポート
1. Reviewal of Quantum Mechanics A (1)：Mathematics, Schordinger equation and operator, and interpretation of wave function
2. Reviewal of Quantum Mechanics A (2)：Classical wave equation and Schordinger equation
3. Angular momentum, and electron motion in a central force field
4. Hydrogen atom
5. From wave equation to state vector
6. Ehrenfest's theorem
7. Operator and Matrix
8. Heisenberg's equation of motion
9. Matrix mechanics of haromonic oscillator
10. Matrix mechanics of spin
11．Matrix mechanics of angular momentum
12. Perturbation theory
13. spin-orbit interaction
14. Examination
15. Periodic examination or final report
教科書や講義スライドの基礎事項を予習、復習すること。また、講義ノート中の問題や教科書章末の一部などをレポート課題とするので、回答の上、提出すること。
Preparation and reviewing of the fundamentals described in the slide and the lecture note are requested for each class. In addition, some of problems at the end of each chapter in the textbook and problems in the lecture note are requested to solve and hand in as assignments.
基本的には定期試験もしくは最終レポートの結果による（７０％）、出席状況や宿題の提出（３０％）を加味して総合的に評価する。
Basically, integrated evaluation using regular exam or final report(about 70%), attendance record and practice problem (about 30%).
http://www.fukidome.riec.tohoku.ac.jp/
月曜日の午後3時～。ただし、事前に電話（022-217-5484）かe-mail（fukidome@riec.tohoku.ac.jp）にて予約すること．
Make an appointment in advance via telephone (022-217-5484) or e-mail (fukidome@riec.tohoku.ac.jp).
宿題などの連絡などは、Google classroomを用いて行う。
Contacts, such as home assignments, will be done by using classroom.