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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統計力学第一
統計力学は、原子・分子などの微視的な世界を記述する自然法則と、目に見える巨視的世界をつなぐ理論体系であり、物性物理学をはじめ、様々な分野の基礎となる理論体系である。本講義では、巨視的な世界を記述する熱力学を復習したうえで、古典力学や量子力学による微視的な運動の記述から出発して、対象となる系の熱力学的性質を導く考え方を学ぶ。
Statistical mechanics is a theory that connects the macroscopic world to physical laws governing microscopic entities such as atoms and molecules, and it forms a basis for various scientific fields including condensed matter physics. This lecture starts with a concise review of thermodynamics and then explains the principles and techniques for deriving thermodynamic properties from the knowledge of microscopic properties dictated by classical and quantum mechanics.
Statistical mechanics is a theory that connects the macroscopic world to physical laws governing microscopic entities such as atoms and molecules, and it forms a basis for various scientific fields including condensed matter physics. This lecture starts with a concise review of thermodynamics and then explains the principles and techniques for deriving thermodynamic properties from the knowledge of microscopic properties dictated by classical and quantum mechanics.
時間割／共通科目コード
コース名
教員
学期
時限
FEN-AM3221L1
FEN-AM3221L1
統計力学第一
小芦 雅斗
火曜1限
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講義使用言語
日本語
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
工学部
授業計画
(1)統計力学の原理
等重率の原理
状態数と状態密度
古典理想気体
温度とエントロピー
Gibbsのパラドクス
(2)カノニカル集団とグランドカノニカル集団
カノニカル集団と分配関数
グランドカノニカル集団と大分配関数
(3)フェルミ統計とボーズ統計
同種の粒子からなる系の波動関数
フェルミ粒子の統計
ボーズ粒子の統計
ボーズアインシュタイン凝縮
-----------------------------
(1) Principle of statistical mechanics
Postulate of equal a priori probability
Number of states and density of states
Classical ideal gas
Temperature and entropy
Gibbs paradox
(2) Canonical and grand canonical ensemble
Canonical ensemble and partition function
Grand canonical ensemble and grand partition function
(3) Fermi statistics and Bose statistics
Quantum states of identical particles
Fermi statistics
Bose statistics
Bose-Einstein condensate
授業の方法
ITC-LMSにて講義資料をダウンロードし、毎回の授業内容に沿って事前に学習すること。また、授業後は、同資料をもとに復習すること。
成績評価方法
試験＋レポート Final examination and papers
教科書
講義は配布するpdf資料に基づいて行う。以下、参考のみ：工学教程「統計力学I]; 統計力学 土井正男著 朝倉書店; Statistical Mechanics K. Huang, John Wiley&Sons
履修上の注意
基礎を固める（工学部共通）
その他
前提となる知識と項目：熱力学（初等）
量子力学（初等）
解析力学（初等）
Thermodynamics (elementary)
Quantum mechanics (elementary)
analytical mechanics (elementary)
