講義内容詳細:量子力学Ⅱ

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年度/Academic Year 2025
授業科目名/Course Title (Japanese) 量子力学Ⅱ
英文科目名/Course Title (English) Quantum Mechanics Ⅱ
学期/Semester 前期 単位/Credits 2
教員名/Instructor (Japanese) 古川 信夫
英文氏名/Instructor (English) FURUKAWA Nobuo

講義概要/Course description
量子力学Ⅰに引き続き、量子力学のさらに進んだ内容について講義を行う。具体的には、演算子による物理量の記述について深く掘り下げる。交換関係と不確定性原理、軌道角運動量およびスピン角運動量、調和振動子と第二量子化について習得する。量子力学を最先端の科学分野で活用していくための必要な項目である。 
達成目標/Course objectives
量子力学Iに引き続き、量子力学の基礎的知識を習得する。
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)
履修条件(事前に履修しておくことが望ましい科目など)/Prerequisite
量子力学Iを履修しておくことが望ましい。
授業計画/Lecture plan
1
授業計画/Class 量子力学における演算子
量子力学における物理量は演算子で表されること、状態は演算子の固有状態の重ね合わせで表されること

初回授業はオンライン(オンデマンド)で行う。
2
授業計画/Class 交換関係と不確定性原理
交換積の値と同時固有関数の有無から、不確定性原理について述べる
3
授業計画/Class 調和振動子 と生成消滅演算子
調和振動子のハミルトニアンおよび生成消滅演算子について
4
授業計画/Class 第二量子化
生成消滅演算子を用いた第二量子化について
5
授業計画/Class 生成消滅演算子を用いた状態の記述
生成消滅演算子を利用した波動関数や物理量の期待値の計算方法について
6
授業計画/Class 角運動量演算子
角運動量ベクトルの量子化によって得られる演算子の性質について述べる
7
授業計画/Class 球面調和関数
角運動量演算子の固有状態を表す球面調和関数の性質について述べる
8
授業計画/Class 昇降演算子
角運動量の昇降演算子について
9
授業計画/Class 水素原子
ハミルトニアンと角運動量演算子の交換関係と、水素原子の状態について
10
授業計画/Class 磁気モーメント
荷電粒子の角運動量に付随する磁気モーメントおよび磁場下での準位について述べる
11
授業計画/Class スピン
スピン角運動量とスピン磁気モーメントについて
12
授業計画/Class スピン演算子とスピン波動関数
スピン演算子とスピンの波動関数について
13
授業計画/Class スピノルとパウリ行列
スピン演算子および波動関数を、行列とベクトルで表すことについて
14
授業計画/Class パウリ行列の固有状態
パウリ行列の固有状態と不確定性原理について
15
授業計画/Class 期末テスト        
 
事前学習/Preparation 量子力学Iの範囲の量子力学を復習しておくこと
事後学習/Reviewing 固体物理学、宇宙論、量子光学等の分野の基礎として、これらの授業を履修する前に十分復習しておくこと
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 ハイブリッド型ハイフレックス形式 / hybrid high flex
補足事項/Supplementary notes対面授業を行う。
可能であれば授業のアーカイブを配信する。
詳細は初回授業で説明する。
活用される授業方法/Teaching methods used
成績評価方法/Evaluation
1 100% 小レポート、中間テストおよび期末テストで評価を行う。
教科書/Textbooks
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1 Course Powerで配布
参考書/Reference books
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1 W. グライナー著 グライナー物理テキストシリーズ「量子力学 概論」(シュプリンガーフェアラーク東京)
メッセージ/Message
物理学の諸分野(宇宙・物性・光学など)に対する基礎科目である。
その他/Others
出欠はとらない。