<理工共通>原子・分子科学

概要

本講義は理工学部のカリキュラム・ポリシー2と関連しており，物理学の基礎を学修する．具体的には以下の通りである．宇宙・物質・生命にかかわる諸現象は,「最も基本的な粒子」にまで立ち入ることなく原子・分子の集合体として理解できる。その意味では,原子分子は今なお自然界における基本的構成要素である。特に,化学,ナノ・テクノロジー,バイオ・サイエンス,スプラズマ科学,創薬技術,環境科学,宇宙科学等の学問や技術の多くの研究分野で原子分子の知識が必要になっている。また,相互作用が既知のため，基礎精密科学としての重要な側面も併せ持っている。本講義では,自然科学分野の基礎を理解することを目的として，量子力学の基本的な知識を補いながら,原子・分子構造の基礎を述べる。

目標

本講義はディプロマ・ポリシー1と関連しており，自然科学の基礎を理解することを目標としている．具体的な到達目標は,以下である。 ・原子・分子の世界を支配する量子力学の基本的な考え方を理解すること。 ・化学結合の概念や物理化学の基礎となる原子・分子の内部構造の概要を理解すること。

授業外の学習

参考書を利用して講義前に100分の予習を行い，講義ノートを用いて講義後に100分の復習を行う。定期的に与えられる課題の解答を通して講義内容への理解を深める。以下に授業計画毎の内容を記す。 授業計画1:事前に配布したガイダンス資料の内容を読み込み，前期量子論について復習しておく。授業後は講義スライドの内容を確認し，与えられた課題を実施する。 授業計画2: 事前に配布した講義資料を読み，「古典的波動方程式」について調べておく。授業後は講義スライドの内容を確認し，与えられた課題を実施する。 授業計画3:事前に配布した講義資料を読み，「シュレーディンガー方程式と波動関数」について調べておく。授業後は講義スライドの内容を確認し，与えられた課題を実施する。 授業計画4:事前に配布した講義資料を読み，「井戸型ポテンシャル中の量子粒子のエネルギー」について調べておく。授業後は講義スライドの内容を確認し，与えられた課題を実施する。 授業計画5:事前に配布した講義資料を読み，「トンネル効果」について調べておく。授業後は講義スライドの内容を確認し，与えられた課題を実施する。 授業計画6:事前に配布した講義資料を読み，「量子力学における演算子の役割」について調べておく。授業後は講義スライドの内容を確認し，与えられた課題を実施する。 授業計画7:これまでに配布した講義資料及び演習問題を復習し，中間試験に臨む。授業後は解けなかった問題の解答を作成する。 授業計画8:事前に配布した講義資料を読み，「古典的調和振動子」について調べておく。授業後は講義スライドの内容を確認し，与えられた課題を実施する。 授業計画9:事前に配布した講義資料を読み，「古典力学における剛体回転子」について調べておく。授業後は講義スライドの内容を確認し，与えられた課題を実施する。 授業計画10:事前に配布した講義資料を読み，「水素原子の電子構造」について調べておく。授業後は講義スライドの内容を確認し，与えられた課題を実施する。 授業計画11:事前に配布した講義資料を読み，「水素原子の波動関数の形状」について調べておく。授業後は講義スライドの内容を確認し，与えられた課題を実施する。 授業計画12:事前に配布した講義資料を読み，「ヘリウム原子の電子構造」について調べておく。授業後は講義スライドの内容を確認し，与えられた課題を実施する。 ヘリウム原子 授業計画13:事前に配布した講義資料を読み，「アルカリ原子の電子構造」について調べておく。授業後は講義スライドの内容を確認し，与えられた課題を実施する。 アルカリ原子と多電子原子 授業計画14:事前に配布した講義資料を読み，「水素分子イオンのエネルギー準位」について調べておく。授業後は講義スライドの内容を確認し，与えられた課題を実施する。

所要時間: 200分