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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
多様な分子・固体中における化学結合や電子状態を，量子論に基づいて解明する手法の会得を目的とする．量子論の要請を明確に把握し，摂動法や変分法という近似法を学ぶ．その後，実際の物質系の取り扱いを，摂動法と変分法の枠組みを活用しながら論じる．特に，摂動として与えられるポテンシャルや，変分法で用いられる試行関数について，初歩的な近似から，実際に利用される量子化学計算における事例に至るまで，実例も交えながら，俯瞰的に理解する．
２．概要
受講者は，量子論の要請（公理系）を理解した上で，量子論における状態の記述や観測の取り扱いを学習し，摂動論や変分法を会得する．さらに，これらの手法を利用した電子状態の近似的な解析手法を，初歩的な群論の考え方と併せて修得する．
３．達成目標等
・物質系の記述における量子論の概念の理解
・量子論における近似法の理解
・実際の電子状態や化学結合の記述において利用される近似法の俯瞰的な理解
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)
In this course, students will be introduced to a different approach for understanding the chemical bonds and electronic
states of molecules and solids based on quantum theory. First, the axioms of quantum theory will be explained. Then approximation methods based on perturbation theory and variational methods will be introduced. Students will learn how chemical bonds and electronic states of actual matter can be interpreted within the framework of theoretical methods. This course covers potentials used in describing perturbation and trial functions often applied with the variational method in actual quantum chemical calculations for elucidation of quantum phenomena in chemistry.
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学部シラバス・時間割(https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html)
１．目的
量子力学は，物性物理学や材料科学をミクロな立場から理解するために必要不可欠な概念である．また、量子コンピュータ科学を学ぶための基礎である．この講義では，量子力学の基礎を習得し，量子力学を道具として使いこなすことができるようになることを目的とする．
２．概要
はじめに量子力学の数学的基礎を学び，次に水素原子の問題を取り扱う．また，重要な近似計算法である摂動論と変分法を学ぶ．
３．達成目標等
・ 量子力学の概念を系統的に理解する．
・ 水素原子の電子のエネルギー固有状態について理解する．
・ 摂動論と変分法の近似計算ができる．
講義は対面形式で実施する。お知らせなどにGoogle Classroom(クラスコード: 5smyaxd）を用いる．
Google Classroom class codes can be found on the School of Engineering website at https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html
Goal of Quantum Mechanics B
Quantum mechanics is an indispensable concept for understanding condensed matter physics and materials science from a microscopic standpoint. It is also the basis for studying quantum computer science.The purpose of this lecture is to provide students with the basics of quantum mechanics and to enable them to use quantum mechanics as a tool.
Outline
The mathematical basis of quantum mechanics is first introduced, and then the problem of the hydrogen atom is treated. Perturbation theory and variational methods, which are important approximate calculation methods, are also covered.
Objectives
To understand the concepts of quantum mechanics systematically.
To understand the energy eigenstates of electrons in hydrogen atoms.
To be able to perform approximate calculations of perturbation theory and variational method.
Lectures will be conducted in a face-to-face format. Google Classroom (class code: 5smyaxd) will be used for announcements.
物理化学・量子化学の基礎となる量子力学とその化学結合への応用について学ぶ。具体的には、量子力学における数学的手法・近似法、原子構造、化学結合、原子価結合、分子軌道理論について学ぶ。
The course deals with the introduction to the principles of quantum mechanics and their application to chemical systems.Topics include the formalism and mahtematical tools of quantum mechanics; approximate methods; atomic structure; the chemical bond,valence bond; and molecular orbital theory.
量子化学は現代化学の基礎となる重要な分野である。本講義では，前学期に学んだ量子化学Iの知識をもとに，まずシュレーディンガー方程式の近似解法(変分法と摂動法)を学ぶ。続いてハートリー・フォック法を多電子原子系に適用し，スレーター行列式，電子スピン，原子の多重項構造などを理解する。その後，分子軌道法を二原子分子，さらに多原子分子に適用して，化学結合の本質や分子構造がどのように定まるのかなどを学ぶ。この一連の講義を通して，量子化学を化学の諸問題に適用する上での基本的な力を養う。
Quantum chemistry is an important subject as a basis of all fields of modern chemistry. In this lecture series the students learn firstly the approximation methods for solving Schrodinger equations, variational method and perturbation theory, based on the knowledge of the lectures on "Quantum Chemistry I" last semester. Next they applied Hartree-Fock approximation to multi-electron atoms and understand Slater determinant, electron spin, multiplet electron structures of atoms, and so on. Finally, they learn the nature of the chemical bonds and how the molecular structures are determined, by applying molecular orbital theory to diatomic and polyatomic molecules. Through the series of lectures students develop the fundamental knowledge for applying quantum chemistry to various problems in chemistry.
物質の電子（電荷、軌道、スピン）と電磁波である光との相互作用について、原子や分子およびその集合体である固体を舞台にして説明します。
前半は、原子や分子の電子状態と光の相互作用について、基本的な熱・統計力学、電磁気学、初等量子力学を用い、
主に下記の問題について概説します。
・なぜ量子論が必要なのか？
・原子や分子の構造
・物質（原子、分子、固体）の色と電子の波動関数の広がりの関係
・光と電子、スピンの相互作用
さらに後半では、
対象を固体（金属、絶縁体、磁性など）に拡げ、
光と物質の相互作用について学びます。また、物質の量子力学的な性質を応用した光デバイスである
発光ダイオードやレーザーの基礎のほか、超短パルスレーザーやテラヘルツ電磁波、光周波数コムなどの先端光技術およびそれを用いた光計測や物質の光制御（超高速光エレクトロニクス、光スピントロニクス）にも触れる予定です。
The basic principles of light-matter interactions not only for atomic/molecular systems but also for solid materials will be discussed.
In the former part, optical properties of atomic/molecular systems in terms of elementary electrodynamics, statistical physics , and quantum mechanics. Main subjects are shown below;
・Why is quantum mechanics necessary ?
・Electronic wavefunction and colors of matter
・Tight-binding theory (in solid state physics) and molecular orbital(in quantum chemistry)
・Electronic many body effect
・Spin-orbit interaction
Then, in the latter part, advanced laser technologies such as extremely ultrashort laser pulse, frequency comb. terahertz wave etc... and their application to material science will be introduced.
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)
Google Classroomは演習問題の提出に利用する．
１．目的
この演習は量子力学Ａと量子力学Ｂの講義に付随するものであり，両講義で学んだことをよりよく理解するために演習問題を解く．
２．概要
配布された問題を解き，レポートとして提出する．
３．達成目標等
問題を解く力と読みやすいレポートを書く力を養う．
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
This course aims to understand the content of "Quantum Mechanics A and B" deeply by taking advanced exercises.
2. Overview
Students solve problems, compile them into a report, and submit it to your instructor.
3. Achievement target
It is to develop the ability to solve problems and write easy-to-read reports.
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。
本講義ではGoogle Classroomを使用してリアルタイム講義を行います。
クラスコード：ucgb2cg
量子エネルギー工学を専攻する際の基礎となる量子力学を身につける。特に、量子力学の一般論、主な近似法、原子分子状態、さらにはそれらの応用としての半導体やレーザの基本となる量子物理を学ぶことを目的とする。
先ず、量子力学の一般論を簡単に講義した後、箱の中の自由粒子、調和振動子、角運動量と球対称場における粒子と水素原子、時間に依存しない摂動論、時間依存の摂動論、電磁場と電子系の相互作用、量子統計（Fermi-Dirac分布など）の基礎などを講義する。
The class code for Google Classroom can be found on the Web site of the School of Engineering:
https://www.eng.tohoku.ac.jp/english/academics/master.html (under "Timetable & Course Description")
Basis of quantum and statistical mechanics. The detail is shown below.
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)
原子核物理学や原子核工学に必要な基礎知識を得ることを目的として、本講義では、原子や原子核の性質を理解するための多粒子系の量子力学、シュレーディンガー方程式の近似解法に用いられる摂動計算、粒子の散乱や反応を記述するためのポテンシャル散乱の理論、X線やガンマ線放射の理解のための光の放射について学ぶ。
本講義は、Google Classroomを利用する。クラスコードは「fsnmp5j」である。
The class code for Google Classroom can be found on the Web site of
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The purpose of this class is to achieve the basic knowledge for understanding nuclear physics and nuclear technology. In this class, students will learn about quantum mechanics for many particle systems for atoms and nuclei, perturbation theories to approximately solve some Schrodinger equations, potential scattering theories for describing particle scatterings and reactions, and photon emission for understanding X-ray and gamma-ray from atoms and nuclei, respectively.
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学部シラバス・時間割(https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html)
１．目的
量子論に基づいた物質の取り扱い方を受講者に習得させることを目的とする．まずは，量子論や古典力学などにおけるミクロ系の理論と，熱力学をはじめとするマクロ系の理論とを仲立ちする，統計力学についての理解を深化させる．その後，量子論と統計力学とを駆使し，物質中での各種の量子論的現象を，実験・観測手法と関連付けながら論じ，各種の分析・分光技術の量子論的基礎の構築へと進む．なお，本講義は，第四セメスターの「応用量子化学」で講じられる程度の量子論に関する知識を受講者が既得であることを前提とする．
２．概要
受講者は，ミクロ系の記述とマクロ系の記述との仲立ちをする統計力学の理解を深め，ミクロ系の理論に基づいて，実際のマクロな物質系の物理量を導出するための方途を習得する．また，物質についての各種分析・分光の基礎となる量子論的概念を把握する．
３．達成目標等
・熱力学的諸量の分子論的理解とその実践的的適用．
・分配関数の自在な運用．
・物性評価手法の理解．
・種々の化学系への量子論の適用．
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In this course, students will study quantum theory of matter. Initially, students will be introduced to statistical mechanics, which bridges the theories of thermodynamics at the macroscopic (classical theory) and microscopic (quantum theory) levels. Subsequently, students will learn about quantum mechanical phenomena of matter in terms of quantum theory and statistical mechanics. Students will investigate the basic quantum theory through analytical and spectroscopic methods in both a practical and theoretical sense.
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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.