講義内容詳細:物理学演習Ⅲ

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年度/Academic Year 2024
授業科目名/Course Title (Japanese) 物理学演習Ⅲ
英文科目名/Course Title (English) Exercise in Physics Ⅲ/Exercise in Physics Ⅲ
学期/Semester 前期 単位/Credits 2
教員名/Instructor (Japanese) 齋藤 拓也/田中 周太/POINCLOUX, Samuel/廣澤 智紀
英文氏名/Instructor (English) SAITO Takuya/TANAKA Shuta/POINCLOUX, Samuel Jean Bernard/HIROSAWA Tomoki

講義概要/Course description
本演習は統計力学に関連した問題を取り上げる。具体的には熱平衡系に焦点を当てた演習であり、ミクロカノニカルアンサンブル、カノニカルアンサンブルなどを学ぶ。毎回、演習範囲の簡単な解説・演習問題のプリントが配布されるので、各自、解説を利用しながら、その問題を解く。適宜、質問も合わせて行い理解を深める。また、演習した内容を出題範囲とする小テストを毎回行う。
達成目標/Course objectives
演習問題を解くことで統計力学の概念を深く理解し、具体的な問題に対して応用できる力を養うことを目的とする。
学部・研究科のディプロマポリシー(卒業認定・学位授与の方針)に基づき、当該科目を履修することで身につく能力 / Abilities to be acquired by completing the course in accordance with the faculty and graduate school diploma policy (graduation certification and degree conferral)
学部・研究科のディプロマポリシー(卒業認定・学位授与の方針)/ Undergraduate and Graduate Diploma Policy (Graduation Certification and Degree Conferral)
授業計画/Lecture plan
1
授業計画/Class 熱力学の復習1、偏微分と全微分 [オンライン (オンデマンド型)での実施]
事前学習/Preparation 熱力学第一法則、偏微分と全微分に関して復習しておくこと。
事後学習/Reviewing 解けなかった問題の復習をすること。
2
授業計画/Class 熱力学の復習2、カルノーサイクル
事前学習/Preparation 前回の演習内容および、カルノーサイクル、熱力学第2法則に関して復習しておくこと。
事後学習/Reviewing 解けなかった問題の復習をすること。
3
授業計画/Class 熱力学の復習3、エントロピー、ヘルムホルツの自由エネルギー、ルジャンドル変換
事前学習/Preparation エントロピー、ヘルムホルツの自由エネルギー、ルジャンドル変換に関して復習しておくこと。
事後学習/Reviewing 解けなかった問題の復習をすること。
4
授業計画/Class 熱力学の復習4、示量変数と示強変数
事前学習/Preparation 前回の演習内容、示量変数と示強変数に関して復習しておくこと。
事後学習/Reviewing 解けなかった問題の復習をすること。
5
授業計画/Class 確率論 1、確率と確率密度
事前学習/Preparation 確率の基本的な概念(確率、確率密度、期待値、分散)に関して復習しておくこと。
事後学習/Reviewing 解けなかった問題の復習をすること。
6
授業計画/Class 確率論 2 大数の法則と中心極限定理
事前学習/Preparation 確率の基本的な概念に関して復習しておくこと。
事後学習/Reviewing 解けなかった問題の復習をすること。
7
授業計画/Class 等重率の原理
事前学習/Preparation 前回の演習内容に関して復習しておくこと。
事後学習/Reviewing 解けなかった問題の復習をすること。
8
授業計画/Class 小正準集団(ミクロカノニカルアンサンブル)
事前学習/Preparation 場合の数が計算できるように復習しておくこと。
事後学習/Reviewing 解けなかった問題の復習をすること。
9
授業計画/Class 小正準集団における二準位系、調和振動子系、理想気体
事前学習/Preparation 小正準集団について復習しておくこと。
事後学習/Reviewing 解けなかった問題の復習をすること。
10
授業計画/Class 正準集団(カノニカルアンサンブル)
事前学習/Preparation 期待値および熱力学の関係式に関して復習しておくこと。
事後学習/Reviewing 解けなかった問題の復習をすること。
11
授業計画/Class 正準集団における二準位系、調和振動子系
事前学習/Preparation 正準集団について復習しておくこと。
事後学習/Reviewing 解けなかった問題の復習をすること。
12
授業計画/Class 正準集団における理想気体
事前学習/Preparation 前回の演習内容に関して復習しておくこと。
事後学習/Reviewing 解けなかった問題の復習をすること。
13
授業計画/Class 大正準集団(グランドカノニカルアンサンブル)
事前学習/Preparation 前回の演習内容を復習しておくこと。
事後学習/Reviewing 解けなかった問題の復習をすること。
14
授業計画/Class フェルミ統計とボース統計
事前学習/Preparation 前回の演習内容を復習しておくこと。
事後学習/Reviewing 解けなかった問題の復習をすること。
15
授業計画/Class 全体のまとめ
事前学習/Preparation これまでの演習を通して理解不十分だと思われる内容に関して復習しておくこと。
事後学習/Reviewing 解けなかった問題の復習をすること。
授業方法/Method of instruction
区分/Type of Class 対面授業 / Classes in-person
実施形態/Class Method 通常型 / regular
補足事項/Supplementary notes対面授業(通常型)で実施します。
活用される授業方法/Teaching methods used
成績評価方法/Evaluation
1 100% 授業時間内に行うテスト (小テスト及び総合問題テスト)(およそ50%)とレポート(およそ50%)の合計で評価する。
課題(試験やレポート等)に対するフィードバックの方法/Feedback methods for assignments (exams, reports, etc.)
講義の中で行う小テストに関して,採点後に返却する.
教科書/Textbooks
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1 統計力学の講義で指定された教科書
参考書/Reference books
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1 「大学演習 熱学・統計力学」久保亮五 編(裳華房)
その他/Others
この科目は全ての回を全教員で分担して行う。