物性物理学演習Ⅱ / Exercises in Solid State Physics II

単位数: 1. 担当教員: 正木 祐輔. 開講年度: 2024. 科目ナンバリング: TEI-APP308J.

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
　物性物理原論Ａ・Ｂの講義内容の理解を深め、応用力を養う。

２．概要
　物性物理原論Ａ・Ｂで講義する内容（結晶構造、結晶による回折と逆格子、結晶結合、フォノン、絶縁体の熱的性質、金属のドルーデ理論、自由電子の比熱、自由電子近似や強結合近似でのバンド構造，光学的性質，輸送現象の半古典的扱い）にそって、高度な問題を解く。授業中に解法を発表してもらう．また小テストやレポートで理解を深める．

３．達成目標等
　問題を解く力、人前で発表する要領、読みやすいレポートを書く力を養う。

４．受講方法
　Google Classroomを利用する場合がある

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. Purpose
The purpose of this course is to understand the content of "Solid State Physics A・B" deeply by taking advanced exercises.

2. Outline
Contents are what are studied in "Solid State Physics A・B" (Crystal structure, diffraction and reciprocal lattice, crystal binding, phonon, thermal properties of insulator, Drude theory of metal, specific heat for free electrons, band structure based on nearly free electron approximation and tight binding approximation, optical properties, semiclassical treatment of transport phenomena).
Students present solutions for some problems in class. Short tests and/or reports are also given to check and deepen their understanding.

3. Goals and objectives
Students develop abilities of calculation, presentation, and writing report.

4. Format
Google Classroom is used if necessary.

他の授業科目との関連及び履修上の注意

物性物理原論Ａ・Ｂ，物性物理学演習Ｉを履修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 desirable to complete Solid State Physics A・B and Exercises in Solid State Physics I.

授業計画

１．量子力学の復習
２．自由電子の基底状態
３．自由電子の熱的性質
４．自由電子の輸送特性
５．格子振動
６．Blochの定理/ほとんど自由な電子の近似
７．強結合近似
８．状態密度
９．半導体
１０．光学的性質１
１１．光学的性質２
１２．半古典動力学１
１３．半古典動力学２

授業計画(Ｅ）

１．Review of quantum mechanics
２．Ground state properties of free electron gas
３．Thermal properties of free electron gas
４．Transport properties of free electron gas
５．Lattice vibration
６．Bloch's theorem/Nearly free electron approximation
７．Tight binding approximation
８．Density of states
９．Semiconductor
１０．Optical properties 1
１１．Optical properties 2
１２．Semiclassical kinetic theory 1
１３．Semiclassical kinetic theory 2

授業時間外学習

予習，復習を必須とする．

授業時間外学習（Ｅ）

Preparation and reviewing are requested for each class.

成績評価方法及び基準

出席、レポート/小テスト、期末テストで評価する。

成績評価方法及び基準(Ｅ）

Evaluation is performed based on attendance, reports/short tests, and the final exam.

教科書および参考書

• 物性物理学演習-アシュクロフト・マーミンの問題解説-, 前田京剛・加藤雄介, 吉岡書店 ISBN/ISSN: 4842703377
• 固体物理学演習[改訂版], 沼居貴陽, 丸善 ISBN/ISSN: 9784621076552
• 基礎演習シリーズ　固体物理学, 花村栄一, 裳華房 ISBN/ISSN: 4785381043
• 基礎の固体物理学, 斯波弘行, 培風館 ISBN/ISSN: 9784563022723