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量子力学C / Quantum Mechanics C

単位数: 2. 担当教員: 土浦 宏紀. 開講年度: 2024. 科目ナンバリング: TEI-QTM304J.

主要授業科目/Essential Subjects

授業の目的・概要及び達成方法等

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)

応用物理学コースにおける最後の量子力学講義です.量子力学を用いて多様な物理現象を解析し理解できるようになることを目指します.はじめに磁場中の量子力学および角運動量について学んだ後,研究につながるトピックスとして,量子Hall系,散乱理論,巨視的量子現象などの初歩について学びます.

【注意】
1) この講義では,Google Classroomを使用して講義資料と講義情報を発信します.
2) 量子力学Aの内容を復習することから始めますので,気楽に受講してください.

授業の目的・概要及び達成方法等(E)

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)

This is the third course in the applied physics undergraduate Quantum Mechanics curriculum. By the end of this course, you will be able to interpret and analyze a wide range of quantum mechanical systems.
After introducing Quantum Mechanics for charged particles in electromagnetic fields, and also for angular momentum, this course will provide the foundation of some of the important model systems studied in contemporary physics, including quantum Hall systems, scattering theory, and also macroscopic quantum phenomena.

[Note]
1) In this lecture, we will use Google Classroom to send out lecture materials and information.
2) We will start by reviewing basic concepts of Quantum Mechanics given in the course "Quantum Mechanics A".

他の授業科目との関連及び履修上の注意

量子力学AおよびBの単位を取得していることが望ましい.

他の授業科目との関連及び履修上の注意(E)

It is advisable for students to have completed "Quantum Mechanics A" and "Quantum Mechanics B" with a grade of C or higher.

授業計画

1. 量子力学A, Bの復習と講義の概観
2. 磁場中の荷電粒子I
3. 磁場中の荷電粒子II
4. Aharonov-Bohm効果
5. 2次元電子系と量子Hall効果
6. Klein-Gordon方程式とDirac方程式
7. 角運動量とスピン
8. 角運動量の合成
9. トポロジカル絶縁体の概観
10. 散乱理論の基礎
11. Born近似
12. 同種粒子系の取り扱いI
13. 同種粒子系の取り扱いII
14. 巨視的量子現象
15. まとめ

授業計画(E)

1. Overview
2. Charged particles in electromagnetic fields I
3. Charged particles in electromagnetic fields II
4. The Aharonov-Bohm effect
5. Two-dimensional electronic systems and the quantum Hall effect
6. The Klein-Gordon equation and The Dirac equation
7. Angular momentum and spin
8. The composition rules of angular momenta
9. A Glimpse at topological insulators
10. Introduction to scattering theory
11. The Born approximation
12. Identical particles I
13. Identical Particles II
14. Macroscopic quantum phenomena
15. Summary

授業時間外学習

基本的には,毎回の講義後すぐに,Google classroomに小課題を掲載します.締め切りはその週の日曜日23時59分です.締め切りに遅れた場合はカウントされません.週末に予定がある場合は早めの提出を心がけてください.

問題を解こうとしても解けない時は,同じクラスの人に相談しても構いません.たいていの場合,議論を通じて多くのことを学ぶことができると思います.

授業時間外学習(E)

A small problem set for each lecture will normally be posted soon after the lecture and be due the following Sunday 23:59. For practical reasons, late homework will not be graded. For conflicts known in advance, problem sets should be turned in before the deadline.

If you try to solve a problem and it doesn't work out, ask for help from classmates. Many students learn a great deal from talking to each other.

成績評価方法及び基準

期末試験の点数が5割,講義時の小テストの点数が2割,レポート課題3割で評価します.

成績評価方法及び基準(E)

The relative weighting of the exam/quiz, problem sets, and overall class participation will be as follows:

Total grade = 50% Exam + 20% quiz + 30% homework assignments average + 0% class participation

教科書および参考書

  • Quantum Mechanics: A New Introduction, K. Konishi and G. Paffuti, Oxford (2009) ISBN/ISSN: 0199560277 資料種別:参考書

オフィスアワー

特に設けていません.研究室を訪ねてくるか,メールを送ってください.

オフィスアワー(E)

The lecturer is not holding office hours. If you have questions, please stop by to see him, or send an e-mail to him.

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