シラバス情報

教員名 ： 宮坂　茂樹
授業科目名
量子力学演習
(英語名)
Exercises in Quantum Mechanics
科目区分
専門教育科目／教職課程科目
ー
対象学生
理学部
学年
3年
ﾅﾝﾊﾞﾘﾝｸﾞｺｰﾄﾞ
HSSBM3MCA1
単位数
2.0単位
ナンバリングコードは授業科目を管理する部局、学科、教養専門の別を表します。詳細は右上の？から別途マニュアルをダウンロードしてご確認ください。
授業の形態
講義 (Lecture)
開講時期
2024年度前期
担当教員
宮坂　茂樹
所属
理学部
授業での使用言語
日本語
関連するＳＤＧｓ目標
目標9
ｵﾌｨｽｱﾜｰ・場所
⽉〜⾦ 14:00〜18:00・研究棟705室
連絡先
メールアドレス
（開講時に通知する。）

対応するディプロマ・ポリシー(DP)・教職課程の学修目標
二重丸は最も関連するDP番号を、丸は関連するDPを示します。
学部DP
2◎／5◎／7◎
研究科DP
ー
全学DP
1-1◎／1-2◎
教職課程の学修目標
目標１:磨き続ける力

講義目的・到達目標
【講義⽬的】量子力学を学ぶ上で、問題演習を通じて、量子力学に現れる様々な数学的手法に慣れ親しみ、使いこなせるようになることは重要である。本演習では、量⼦⼒学Ⅰの復習に引き続き量⼦⼒学Ⅱの講義内容に関する演習問題に取り組むことで、量子力学の知識を物質科学に適用するのに必要な基礎的素養を形成することを⽬的としている。
【到達⽬標】1) ⽔素原⼦のエネルギー準位と電⼦の波動関数の導出過程を説明できるようになること、2) 軌道⾓運動量、スピン⾓運動量を⾏列で表現し交換関係を導けること、3) 変分法、摂動法により近似的にSchrodinger⽅程式を解けるようになること、である。


授業のサブタイトル・キーワード
Schrodinger⽅程式、エルミ−ト演算⼦、交換関係、球⾯調和関数、軌道⾓運動量、スピン⾓運動量、摂動論、変分法
講義内容・授業計画
【講義内容】
本演習では、最初に演習問題を配付して内容を概説をした上で、解答のレポートを作成をしてもらう。演習時間中は質問を受け付け、適宜解説やヒントを与える。最後に提出されたレポートは採点の上、次回の演習時に返却する。
【授業計画】
1) 前期量子論
2) 光・電子の粒子性と波動性、不確定性原理
3) 一粒子Schrodinger方程式の具体例
4) 波動関数と物理量
5) 中心力場内の粒子の運動：極座標によるSchrodinger方程式
6) 中心力場内の粒子の運動：球面調和関数
7) 水素原子の波動関数
8) 波動関数の偶奇性
9) 角運動量演算子
10) 演算子の交換関係
11) 時間を含まない場合の摂動論：縮退が無い場合
12) 時間を含まない場合の摂動論：縮退が有る場合
13) 変分法
14) 角運動量の合成
15) 電子のスピン角運動量
定期試験

この授業においては生成AIの利用を予定していないが、学生が利用する
場合には参考文献が実在するかなど事実確認を必ず行うこと。
教科書
量⼦⼒学(Ⅰ) ⼩出昭⼀郎著 基礎物理学選書（裳華房）
参考文献
なし
事前・事後学習（予習・復習）の内容・時間の目安
【予習】教科書を授業前に読み、演習問題に取り組むのに必要とされる量子力学と数学の知識についてはあらかじめ復習しておく。（15ｈ）
【復習】演習の内容の理解を深め定着させるために、演習問題の解答と説明のオンデマンド教材を視聴する。（45ｈ）
アクティブ・ラーニングの内容
採用しない
成績評価の基準・方法
【成績評価の基準】
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。
【成績評価の⽅法】
定期試験70%、課題レポート30%の割合で評価する。
課題・試験結果の開示方法
  • 提出されたレポートは採点の上、翌週の演習時に返却する。
  • 試験結果に関するコメントは、授業評価アンケートの教員コメント欄に記載する。
履修上の注意・履修要件
  • 演習時には、提出用のレポート用紙(A4版)と「量子力学Ⅱ」のテキストを持参する。
  • 履修にあたっては、「量⼦⼒学Ⅰ」、「物理数学Ⅰ」の単位を取得していることが望ましい。
  • 同時に開講されている「量⼦⼒学Ⅱ」は本演習で課題に取り組むために不可⽋であり、履修することを強く推奨する。
実践的教育
該当しない
備考
英語版と日本語版との間に内容の相違が生じた場合は、日本語版を優先するものとします。