平成27年度 シラバス
授業科目 担当教員 開講期
材料物性学 平尾桂一 通年
科目番号 対象学年 履修上の注意 単位数
151502 5年 環境材料工学科
(環境材料工学)
学修単位・選択必修 2単位
授業概要
物性工学の観点から、主に物質・材料中の電子の振る舞いについて、そして、これらの物質・材料の示す性質との関係について学ぶ。種々の機能性材料における機能の発現に関する基礎的な知識を身につける。
  到達目標
   1. 原子中の電子に関する基礎的な概念が説明できる。
   2. バンド構造について基礎的な説明ができる。
   3. 導体、半導体、絶縁体について基礎的な説明ができる。
   4. 電気伝導性(金属中の自由電子)について基礎的な説明ができる。
教科書
量子力学概論  権藤 靖夫 著 コロナ社
参考書
なし
授業の進め方
復習や演習を含めて理解を確認しながら進める。
授業内容
前期 自己点検 後期 自己点検
1 古典物理学の完成と限界(1)黒体輻射、バルマーの水素発光スペクトル 1 自由電子モデル(その1)
2 古典物理学の完成と限界(2)ボーアの原子模型、原子の構造、電子の運動(円軌道)量子数 2 自由電子モデル(その2)
3 古典物理学の完成と限界(3)不連続なエネルギー状態、光電効果、コンプトン効果 3 井戸型ポテンシャルと波動方程式
4 ラウエとブラッグのX線回折 4 確率の流れ
5 ド・ブロイ波と電子線回折 5 階段型ポテンシャルとトンネル効果の原理
6 物質波の波動方程式 6 周期ポテンシャル中での電子モデル、ブリユアンゾーン、固体中の電子バンド構造
7 不確定性関係(1) 7 水素原子(束縛電子のエネルギー)電子の性質()
8 中間試験 8 中間試験
9 不確定性関係(2)可換と非可換、交換子 9 多電子原子の構造と性質
10 シュレディンガー波動方程式(1) 10 マクスウェル・ボルツマン分布
11 シュレディンガー波動方程式(2) 11 熱力学のエントロピー、熱統計熱力学のエントロピー、力学と測定可能な物理量
12 量子力学(1)約束事 12 フェルミ・ディラック分布、熱力学の化学ポテンシャル
13 量子力学(2)存在確率、規格化、期待値、期待値 13 フェルミエネルギー、電子の状態密度、有効質量
14 量子力学(3)行列、ディラック表記 14 ボーズ・アインシュタイン分布
15 期末試験 15 期末試験
成績評価の方法
この科目は学修単位科目であるので、(90時間−講義時間)以上の自学自習を必要 とする。したがって、科目担当教員が課した課題の内、{(90時間−講義時間)×3 /4}時間以上に相当する課題提出がないと単位を認めない。(各課題ごとの時間は 担当教員が設定する。)定期試験(70%)、課題(30%)により評価する。
学生へのメッセージ(事前学習・関連科目・履修上の注意等)
機能材料における機能の発現は固体中の電子の振る舞いに基づくものがほとんどであり、物理や化学で学んだ知識と結びつけて理解を深めて欲しい。
学習・教育目標 (生産工学) 学習・教育目標
(電子工学)
学習・教育目標
(生物応用化学)
機械工学コース 環境材料工学コース
   B-1