授業科目

物理学演習
Exercises in Physics 

担当者

講師   山野 拓也
前 金5

単位

2

到達目標

本演習の到達目標は、物理学演習IIIに引き続き受講生が問題演習を通じて、現代物理学の基盤となる
統計物理学と量子力学の基礎的内容の理解を深めるとともに、そこで使われる標準的な手法を理解し応用できる
ようにすることにあります。また学科の基幹科目であるため、カリキュラム方針における順次性に配慮し、
基礎物理法則の理解とその運用能力を習得することにあります。

授業内容

二つの講義科目「熱・統計物理学II」と「量子力学II」に関連した基礎的項目の問題を隔回で扱います。
講義で説明された概念を習得できるように、問題を教員ではなく、受講生が解きます。
翌週の演習問題をドットキャンパスにて配信する予定です(初回を除く)。
演習時間が限られているので、各自ダウンロードして必ず問題に取り組んでから教室に来てください。
基幹科目としての標準的な演習問題を通して、教科書等の理解につながるようにするため、
講義進行とは独立した項目もあると思います。

授業計画

1. ガイダンス(シラバス記載事項の確認等)、示量性と示強性:熱力学の基礎
2. 演算子のエルミート性: 理論形式
3. 統計力学における確率密度関数
4. シュレーディンガー方程式と波動関数
5. [理解度確認小テスト]、エントロピーとその最大化
6. 水素原子の波動関数I
7. ミクロカノニカルとカノニカルアンサンブル
8. 水素原子の波動関数II
9. カノニカル分布とその応用
10. [理解度確認小テスト]、第二量子化、ポアソン括弧からへ交換関係へ
11. ランダウ準位
12. フェルミ統計・ボーズ統計
13. 角運動量とスピン
14. [理解度確認小テスト]、まとめと解説

進度は、受講人数と受講生の取り組み状況に大きく依存します。従って各回の問題変更及び、
演習内容の次週への持越しや前後する可能性がかなりあり得ます。

予習:次の週の問題を事前にドットキャンパスにて配信するので(初回を除く)、必ず取り組んでから
来てください。かなり時間をかけて取り組み、教科書・参考書で調べたりしてくることや質問を考えてくる
ことが必要です。

復習:理解度確認のための小テストを学期中に3回程行う予定ですので、
各回で取り上げる演習問題の他に、各自教科書や参考書にある類題に取り組むことが推奨されます。

[授業以外の学習時間に関して大学設置基準では、2単位の授業・演習科目では予習・復習合わせて4時間
とあるようですが、毎回上記の作業に取り組めば自然に満たされると思われます。各自の勉強の進み具合に
合わせて、それを超えて取り組むことはもちろん推奨します。]

授業運営

演習は講義とは異なり、受動的に聴き、板書するのではなく、黒板に学生が解答し、他の学生への説明と学生からの
質問に答えるなどの能動的スタイルとなります。基幹科目の演習なので、積極的に参加することが望まれます。教員側からの
質問・解説・補足を適宜加えて理解の助けになるようにします。通常、受講者が少人数のため、マンツーマンで計算の細かい
点をみることが可能となります。

評価方法

平常点と3回の理解度確認小テスト(30分程度)により行う予定。6:4を想定しますが、
重みは受講者人数にかなり依存します。少人数になる場合が多いため、演習時間の確保を優先して
平常点のみで判断することがあります。

オフィスアワー

授業時

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