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量子物理学 / Quantum Physics

単位数: 2. 担当教員: 渡邉 昇. 開講年度: 2024. 開講言語: 日本語.

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研究科Webページ
https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-g.html
(大学院シラバス・時間割・履修登録)にて確認すること。

本講義の目的は、原子・分子の電子状態および光や荷電粒子との相互作用を取扱う量子論的手法を紹介することにある。多数の荷電粒子からなる系の取り扱いについて解説した後、光と物質との相互作用や散乱理論について論じる。基礎理論を理解するとともに、分析で用いられる様々な分光学的実験手法との関係に留意しながら学習する。原子・分子および光と物質との相互作用を記述する基本手法の習得が達成目標である。


授業方法等はGoogle Classroom(クラスコード: mh7c55t)で通知。

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/english/academics/master.html (under "Timetable & Course Description")

The purpose of this course is to introduce quantum-mechanical methods to describe many-electron systems and their interaction with light. Based on the methods, we discuss the electronic structures of atoms and molecules, and learn photo absorption, emission, and scattering phenomena, together with various spectroscopic methods. Students are expected to obtain the principles of methods to describe atoms, molecules, and their interaction with photons.


The Class format will be announced in Google Classroom (class code: mh7c55t).

他の授業科目との関連及び履修上の注意

量子力学の基礎的事項を学習していることが必要である。

他の授業科目との関連及び履修上の注意(E)

Knowledge of fundamental quantum theory is required.

授業計画

第1回 量子力学の復習
第2回 多電子系の量子論
第3回 Hartree-Fock近似
第4回 原子の電子状態I
第5回 原子の電子状態II
第6回 分子の電子状態I
第7回 分子の電子状態II
第8回 分子振動
第9回 電子相関とab-initio計算
第10回 電磁波の量子化I
第11回 電磁波の量子化II
第12回 光と物質との相互作用
第13回 光の吸収と放出
第14回 ラマン散乱
第15回 X線回折とX線非弾性散乱

授業計画(E)

1. Outline of fundamental quantum theory
2. Quantum-mechanical methods to describe many-electron systems
3. Hartree-Fock approximation
4. Electronic structure of atoms I
5. Electronic structure of atoms II
6. Electronic structure of molecules I
7. Electronic structure of molecules II
8. Molecular vibration
9. Electron correlation and ab-initio calculation
10. Quantization of electromagnetic field I
11. Quantization of electromagnetic field II
12. Interaction of charged particles with light
13. Photo-absorption and photo-emission
14. Raman scattering
15. X-ray diffraction and x-ray inelastic scattering

授業時間外学習

配布資料に記載の基礎事項を予習、復習すること。また、レポートを課し提出させる。

授業時間外学習(E)

Preparation and reviewing of the fundamentals described in the handouts are requested for each class. In addition, students are required to submit some reports.

成績評価方法及び基準

出席状況やレポートで総合的に評価する。

成績評価方法及び基準(E)

Submitted reports, attendance and so on are evaluated.

教科書および参考書

  • Molecular quantum mechanics, Peter Atkins and Ronald Friedman, Oxford University press (2011) ISBN/ISSN: 9780199541423 資料種別:参考書
  • The quantum theory of light, Rodney Loudon, Oxford University press (1973) ISBN/ISSN: 0198511302 資料種別:参考書
  • 新しい量子化学, A. ザボ、N.S. オストランド, 東京大学出版会 (1987) ISBN/ISSN: 4130621114 資料種別:参考書

オフィスアワー

オフィスアワーは、金曜日14:00~18:00 とする。
事前に連絡すること。教員の連絡先は初回の講義で伝える。

オフィスアワー(E)

Office hours are from 14:00 to 18:00 on Friday.
Make an appointment in advance. The contact information for the lecturer will be given in the first lecture session.

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