計算物理

Computational Physics

専門教育科目

材料・放射光工学専攻

工学研究科

1年

HETMH5MCA1

2単位

講義 (Lecture)

2024年度前期

乾 徳夫

工学研究科

日本語

目標7／目標9

火曜4限・６号館4Ｆ6404

inui＠eng.u-hyogo.ac.jp

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1◎／2〇

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目標１:磨き続ける力

講義目的
物理現象を数値的に解明するのに必要な手法について講義し, 数式処理ソフトを活用した演習も行う．

達成目標
計算機を活用することにより，物理・工学に関する問題についてデータ処理，数値解析，プレゼンテーションができること．

サブタイトル：物理のシミュレーション
キワード：数値解析，量子力学，Python

科目の位置付け、教育内容･方法
マテリアル物性の理解には少数の物理法則からモデルを考案し、そのモデルに数理的な解析手段を適用することが必要である．従って, できるだけ多くの解析手段を道具として持っていることは,　より深い理解と新たな視点を与える．特に、シミュレーションは現代工学において重要な解析手段である。　本講義では物理の解析に必要な手段を数値的なものに焦点を定めて説明する．pythonを利用したシミュレーションや数値解析ができることを目標とする．

授業計画
1. pythonを用いた数値計算（テイラー展開）
2. pythonを用いた数値計算（方程式の根）
3. pythonを用いた数値計算（数値積分）
4. pythonを用いた数値計算（常微分方程式）
5. ブラウン運動　
6. モンテカルロシミュレーション
7. データ処理
8. 量子力学の復習
9. 量子力学 1: 電子波束
10. 量子力学 2：井戸型ポテンシャルの電子
11. 量子力学 3：静電場中の電子
12. 量子力学 4：原子の光励起
13. 量子力学 5：量子ビット
14. 量子力学 6：2重井戸型ポテンシャルの電子
15. 課題発表

生成系AIの利用については教員の指示に従うこと。
生成系AIによる出力結果をそのまま課題レポートとして提出してはいけない。
生成系AIによる出力をそのまま提出したことが判明した場合は単位を認定しない、
又は認定を取り消すことがある。​​​​

適時講義資料を配布する．

「数値計算」，高橋大輔，岩波書店
「コンピュータシミュレーション」，上田　顕著，朝倉書店

【予習】配布する補助教材を読み，不明な点は講義中に質問できるように準備（2時間15回，30ｈ）
【復習】計算を含むレポート作成（4時間5回、20ｈ）
【プレゼン準備】プレゼンの準備（1回、10ｈ）

採用しない

【成績評価の基準】
計算物理の基礎（数値積分，微分方程式の数値解法）を理解して，量子力学の問題を数値的に解くことができる者に対して，その理解度に基づき
S（90点以上）, Ａ（80点以上）, B（70点以上）, C（60点以上）による成績評価のうえ，単位を付与する．

【⽅法】
レポート50％，プレゼン50％を基準として，受講態度（積極的な質問等）を含めて総合的に評価する．

プレゼンに関してはそれぞれにたいしてコメントを付す．

pythonをプログラミングを行う．また，輪講形式の発表を一部導入する．
パソコンを利用するのでパスワードについて確認しておくこと．

該当しない