物性物理原論Ｃ / Fundamentals of Nano-Science C

単位数: 2. 担当教員: 山下 太郎. 開講年度: 2024. 科目ナンバリング: TEI-APP307J.

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)

１．目的
様々な物質で発現する物性物理現象について、理解を深めることを目的とする。

２．概要
金属や誘電体、磁性体、超伝導体等において発現する多彩な物理現象や
秩序状態、電場・磁場に対する応答、その微視的機構について解説する。

３．達成目標等
種々の物質の具体的な物性物理現象を理解すること。

連絡や資料掲載など必要に応じ、Google Classroomを利用する。

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)

1. Objective
To understand physical phenomena emerged in various materials.

2. Outline
We will study the various physical phenomena, ordered states, electric/magnetic responses, and their microscopic mechanisms in metals, dielectrics, magnets, and superconductors.

3. Learning objective
To understand the physical properties of many kinds of materials.

Check also google classroom.

他の授業科目との関連及び履修上の注意

以下の科目を履修していることが望ましい。
電磁気学、量子力学、熱学・統計力学、物性物理原論(Ａ ・Ｂ)

他の授業科目との関連及び履修上の注意(Ｅ）

It is desirable to learn electromagnetism, quantum mechanics, and stastistical mechanics, and solid state physics (A, B)

授業計画

1. イントロダクションと復習
2. 比熱と熱的性質（格子）
3. 比熱と熱的性質（電子）
4. 原子・分子とバンド理論
5. バンド理論、群速度/位相速度、電気伝導
6. 導体の電気応答
7. 交流に対する導体の電気応答/複素誘電率
8. 誘電体：分極と誘電率、電気応答
9. 磁性体：常磁性
10. 磁性体：反磁性、交換相互作用と強磁性
11. 超伝導体：基本現象とロンドン理論
12. 超伝導体：GL理論と磁束の量子化
13. 超伝導体：電子-フォノン相互作用とクーパー対
14. 超伝導体：ジョセフソン効果と量子干渉効果
15. まとめ

授業計画(Ｅ）

1. Introduction and review
2. Specific heat and thermal properties (phonon)
3. Specific heat and thermal properties (electron)
4. Atomic/molecular and band theory
5. Band theory, group velocity/phase velocity, electrical conduction
6. Electrical response of conductors
7. Electrical response of conductors to alternating current/complex permittivity
8. Dielectric: polarization and dielectric constant, electrical response
9. Magnetism: paramagnetism
10. Magnetism: antimagnetism, exchange interaction and ferromagnetism
11. Superconductivity: fundamental phenomena and London theory
12. Superconductivity: GL theory and flux quantization
13. Superconductivity: electron-phonon interaction and Cooper pairs
14. Superconductivity: Josephson effect and quantum interference effect
15. Summary

授業時間外学習

授業時間は限られているので、自主学習が重要になる。

授業時間外学習（Ｅ）

The session time is limited and therefore self-directed learning is important.

成績評価方法及び基準

定期試験、レポートを総合して評価する。

成績評価方法及び基準(Ｅ）

Evaluation is performed comprehensively based on examination and submitted reports.

教科書および参考書

• 物性論 -固体を中心とした-, 黒沢達美, 裳華房
• 物性論ノート, 佐藤憲昭, 名古屋大学出版会
• 固体物理学入門　上・下, キッテル著　宇野、津谷、森田、山下 訳, 丸善
• 基礎の固体物理学, 斯波弘行, 培風館
• 磁性の電子論, 佐久間昭正, 共立出版
• 一歩進んだ理解を目指す物性物理学講義, 加藤岳生, サイエンス社

オフィスアワー

随時受け付けるが、事前にメール(taro@tohoku.ac.jp)等で連絡すること。

オフィスアワー（Ｅ）

Anytime, but make an appointment in advance via e-mail (taro@tohoku.ac.jp).