物質量子論

科目名
Course Title
授業コード 単位数 配当年次 開講期間
Term
科目分類 ナンバリング
コード
曜日
コマ
教室 担当教員氏名
Instructor
物質量子論
Quantum Theory of Materials
B202090001 2 2 後期授業 専門科目 BCMAE3813-J1 火1 B4-東K-201 山田 幾也
森 茂生

オフィスアワー

随時。ただし、各担当者にメール等で事前に連絡を取ることが望ましい。
第1〜8回:森 茂生 (mori@mtr.osakafu-u.ac.jp)
第9〜16回:山田 幾也 (yamada@mtr.osakafu-u.ac.jp)

授業目標

材料物性を理解するために必要な量子論の基礎(量子力学・量子化学)について学ぶ。
1. 古典論と量子論の違いを理解し、量子論に基づき光電効果などの現象が説明できる。
2. シュレーディンガー方程式の意味を理解し、基本的な条件における解法を適用できる。
3. 水素原子の電子構造を理解し、量子数と電子軌道の関係について説明できる。

教科書

中田宗隆「基礎コース物理化学I 量子化学」(東京化学同人)ISBN978-4-8079-0936-0

参考書

志賀正幸「材料科学者のための量子力学入門」(内田老鶴圃)
アトキンス「物理化学(上)」(東京化学同人)
マッカーリ・サイモン「物理化学(上)」(東京化学同人)
バーロー「物理化学(下)」(東京化学同人)
原田 義也「量子化学(上巻)」(裳華房)
中田宗隆「量子化学 演習による基本の理解」(東京化学同人)ISBN4-8079-0639-9

関連科目

物理化学序論、材料物性I、材料物性II

授業時間外の学習(準備学習等について)

・授業前に教科書・参考書などで学習内容を大まかに予習しておくこと。
・授業で学んだ内容に関して、教科書・参考書を読んで確認すること。また、自分自身で式の展開・導出・計算を行い、復習すること。疑問が生じたら、適宜質問を行うこと。
・提出した課題に対するフィードバックファイルを確認し、間違えた箇所や理解が不十分な箇所の復習を行うこと。

授業の概要

材料物性を理解するために必要な量子論の基礎について学ぶ。前半では主に量子力学に関する内容を、後半では主に量子化学に関する内容を学習する。古典論と量子論、シュレーディンガー方程式の導出・解法、水素原子の電子軌道について学習する。

授業計画

第1回 量子力学とは―黒体輻射を例として― [オンライン] 準備学習等
第2回 粒子性と波動性 [オンライン] 準備学習等
第3回 波動関数と確率 [オンライン] 準備学習等
第4回 シュレーディンガーの波動方程式 (1) 準備学習等
第5回 シュレーディンガーの波動方程式 (2) 準備学習等
第6回 シュレーディンガーの波動方程式 (3) 準備学習等
第7回 シュレーディンガーの波動方程式 (4) 準備学習等
第8回 中間試験 [対面実施を予定] 準備学習等
第9回 水素原子の波動方程式 準備学習等 教科書第4章
第10回 水素原子の波動関数1 準備学習等 教科書第5章
第11回 水素原子の波動関数2 準備学習等 教科書第5章
第12回 角運動量とゼーマン効果 準備学習等 教科書第6章
第13回 電子のスピン角運動量 準備学習等 教科書第7章
第14回 電子間の相互作用の影響 準備学習等 教科書第8章
第15回 パウリの排他原理とフントの規則
多電子系の電子配置・電子状態
準備学習等 教科書第9章
教科書第10章
第16回 期末試験 [対面実施を予定] 準備学習等

成績評価

・前半:中間試験(100%)で評価する。各回の講義で演習(課題)を行い、その結果を最終評価の際に考慮する場合がある。
・後半:【11/29変更】 毎回の授業で課される課題(50%)と、期末試験(50%)に基づき評価する。
・本科目でC(合格)となるためには、前半授業の評点(50点)と後半授業の評点(50点)の合計が60点以上となる必要がある。

備考(実務経験の活用を含む)

対面授業の場合、B4棟2階・東K-201講義室を使用する。B5棟1B33講義室は使用しないので注意すること。