量子力学3

理工学部 - 機能創造理工学科

SEA66700

コース情報

担当教員: 平野 哲文

単位数: 2

年度: 2024

学期: 秋学期

曜限: 金1

形式: 対面授業

レベル: 300

アクティブラーニング: なし

他学部履修: 不可

評価方法

リアクションペーパー

10%

レポート

20%

定期試験

定期試験期間中

70%

その他

リアクションペーパーやレポートの提出が締め切りに遅れた場合には減点対象とする。成績付与のために定期試験の点数の最低合格点を設定する場合がある。

0%

詳細情報

概要

前半は量子力学2に引き続き,中心力ポテンシャルによる散乱問題,摂動論を中心に量子力学の発展的内容を講義する。後半では特殊相対性理論を導入後,相対論的量子力学に関する基礎的な講義をする。特にシュレディンガー方程式を相対論化する際の困難とその解決法を学ぶ。 ※ 量子力学1,2程度の知識,計算能力があることが望ましいが,量子力学1,2の単位を取得は必須としない。 これらはカリキュラムポリシーの「学科専門科目の講義を通して「物質の理解と材料・デバイスの創生」の切り口で実社会において物理学を駆使して応用・展開する学際的な力を修得させる」に基づく。 レポートについては,Loyola 「レポート管理」にて課題を掲出するため,指定日までにレポート管理画面より提出すること 。

目標

前半の内容に関しては,量子力学の種々の応用問題に対応できるよう散乱問題や摂動論を通して基礎的学力を身に付ける。後半では,相対論的量子力学の成功と困難を理解し,場の量子論の理解にスムーズにつなげるようにする。 これらはディプロマポリシーの「物質の理解と材料・デバイスの創生の切り口で物理学を学ぶことにより独創的技術の開発に貢献する能力」に基づく。

授業外の学習

講義ノートの該当箇所の予習を行う。(90分/回) 授業では板書で逐一計算を追う時間がないため,授業中で指示された確認問題を通して授業の復習を行う。(100分/回)

所要時間: 授業1回あたり予習90分,復習100分以上

スケジュール

  1. ※以下は予定であり,授業の進捗状況により,各テーマの回数は変更することがありうる 量子力学2の復習
  2. 散乱問題1: 散乱断面積と散乱振幅
  3. 散乱問題2: ヘルムホルツ方程式のグリーン関数
  4. 散乱問題3: ボルン近似
  5. 散乱問題4: 部分波展開法
  6. 摂動論1: エネルギー準位のずれ
  7. 摂動論2: 調和振動子
  8. 摂動論3: 状態遷移とフェルミの黄金律
  9. 摂動論4: 相互作用描像
  10. 特殊相対性理論1: アインシュタインの相対性原理
  11. 特殊相対性理論2: ミンコフスキー空間とローレンツ変換
  12. 特殊相対性理論3: マックスウェル方程式の共変的表現
  13. 相対論的量子力学1: クライン-ゴルドン方程式,ディラック方程式
  14. 相対論的量子力学2: 空孔理論と伝搬関数
  15. 適宜,途中飛ばした式変形を追う,演習問題を解くなど

教科書

教科書は特に指定しない。LOYOLA掲示板で配布予定の講義ノートに従って授業を進める。

    参考書

    適宜,図書館などで量子力学の教科書にあたること。

    • 量子力学

      著者: 萩野浩一

      出版社: 日本評論社・2022

    • 量子力学2

      著者: 清水清孝

      出版社: 産業図書・1996

    • 量子力学

      著者: 砂川重信

      出版社: 岩波書店・1991

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