学部後期課程
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最終更新日：2025年4月21日
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量子化学I
量子化学I
Quantum Chemistry I
現代の化学は量子力学の基礎の上に築かれています。このコースでは、量子力学の概念的基礎や標準的内容を習得することを目標としていますが、量子力学が化学に与える影響や応用を理解できることにも重点をおきます。そのため、調和振動子、角運動量、スピン、水素様原子など量子力学の標準的な講義内容を、関連する分光学の主要な原理やアイデアと組み合わせて講述します。これらは、量子化学Ⅱで講義される化学結合、分子の電子状態、化学反応性の量子論を理解する基盤となるものです。
Modern chemistry is built on quantum mechanical foundations. The goal of this course is to provide students with the conceptual foundations and standard contents of quantum mechanics; however, emphasis is also placed on enabling students to understand the impact and applications of quantum mechanics on chemistry. To this end, the standard lessons of quantum mechanics – harmonic oscillation, angular momentum, spin, hydrogen-like systems, etc. – will be lectured in combination with the key principles and ideas of related spectroscopy. These will form the basis for understanding the quantum theory of chemical bonding, electronic states of molecules, and chemical reactivity, which will be taught in Quantum Chemistry II.
Modern chemistry is built on quantum mechanical foundations. The goal of this course is to provide students with the conceptual foundations and standard contents of quantum mechanics; however, emphasis is also placed on enabling students to understand the impact and applications of quantum mechanics on chemistry. To this end, the standard lessons of quantum mechanics – harmonic oscillation, angular momentum, spin, hydrogen-like systems, etc. – will be lectured in combination with the key principles and ideas of related spectroscopy. These will form the basis for understanding the quantum theory of chemical bonding, electronic states of molecules, and chemical reactivity, which will be taught in Quantum Chemistry II.
時間割／共通科目コード
コース名
教員
学期
時限
0530003
FSC-CH2103L3
量子化学I
石崎 章仁
月曜5限
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講義使用言語
日本語、英語
単位
2
実務経験のある教員による授業科目
NO
他学部履修
可
開講所属
理学部
授業計画
1. 化学における量子力学
2. 電子は通常の粒子と似たものであるか？
3. 確率振幅とSchrödinger方程式
・物理量の期待値、不確定性関係
4. 箱に閉じ込められた粒子
・分子が吸収する光の周波数領域
5. 調和振動子
・分子の振動状態、振動スペクトル
6. 剛体回転子と角運動量
・分子の回転状態、回転スペクトル
7. 水素原子の電子状態
8. 量子力学の一般原理
・線形エルミート演算子、Diracの記法
9. スピン角運動量
10. 同じ種類の粒子をいくつか含む系
1.Quantum mechanics in chemistry
2.Are electrons similar to ordinary particles?
3.Probability amplitude and Schrödinger equation
・Expectation values of physical quantities, uncertainty relation
4.Particles in a box
・Frequency range of light absorbed by molecules
5.Harmonic oscillator
・Vibrational states of molecules, vibrational spectra
6.Rigid rotator and angular momentum
・Rotational states of molecules, rotational spectra
7.Electronic structure of a hydrogen atom
8.General principles of quantum mechanics
・Linear Hermitian operators, Dirac’s notations
9.Spin angular momentum
10.Systems of identical particles
授業の方法
板書による講義
Lecture using blackboard
成績評価方法
期末試験の得点とレポート課題
End-term exam scores and report assignments
教科書
特に指定しない
Not specified
参考書
出版年順に、
D. A. McQuarrie, “Quantum Chemistry, 2nd ed.” (University Science Books, 2007).
P. Atkins, R. Friedman, “Molecular Quantum Mechanics, 5th ed.” (Oxford University Press, 2010).
K. Yamanouchi, “Quantum Mechanics of Molecular Structure” (Springer, 2013).
S. J. Jang, “Quantum Mechanics for Chemistry” (Springer, 2023).
履修上の注意
理解の補助となるよう演習課題を出しますので、可能な限り解くことをお勧めします。
Exercise problems will be assigned to aid understanding. You are encouraged to solve as many of them as possible.
