学部後期課程
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電子基礎物理

電子デバイス・光デバイスの動作原理を理解するために不可欠な物理学の基礎事項を学ぶ.
前半は量子力学(担当:杉山),後半は統計力学(担当:山下)を扱う.
教養前期課程で学ぶ物理学の講義を特に前提としないので,改めて基礎を学びたい学生を歓迎する.
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時間割/共通科目コード
コース名
教員
学期
時限
FEN-EE2203L1
FEN-EE2203L1
電子基礎物理
山下 真司
A1 A2
木曜1限、木曜2限
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教室
講義使用言語
日本語
単位
4
実務経験のある教員による授業科目
NO
他学部履修
開講所属
工学部
授業計画
【前半】 0.身の回りの量子力学 1.量子力学の誕生 波動性と粒子性 光電効果 X線光電子分光 光の波動性と粒子性:スリットにおける光と電子線の干渉 ヤングの実験 電子線回折を用いた結晶構造解析 2.量子力学の考え方 シュレディンガー方程式 古典論での波動方程式 平面波 波の干渉 波束の運動 位相速度と群速度 光通信における波長分散の問題 フーリエ変換 不確定性原理 3.波束の運動 自由空間中の運動 波束の崩壊 エーレンフェストの定理 電子の軌道を線で描くことは許されるか? 障壁への衝突 確率密度フラックス トンネル現象 透過確率 三角ポテンシャルの透過確率 電界放出 走査トンネル顕微鏡(STM) 4.量子力学の一般論 不確定性原理の導出 5.ポテンシャルに束縛された運動 無限ポテンシャル 1次元 3次元 有限高さポテンシャル 量子井戸 閉じ込めの次元と状態密度 結合量子井戸 存在確率の時間変化 6.周期ポテンシャル中の運動 Blochの定理数の関係 7.光の吸収・放出 非定常状態の摂動法 フェルミの黄金律 許容遷移と禁制遷移 【後半】 第1章 統計力学の基礎 1.1統計力学の考え方 1.2 振動子の集まりにおけるエネルギーの交換 1.3 等重率の原理とミクロカノニカル分布 第2章 熱力学の要点 2.1 熱力学第一法則 2.2 熱力学第二法則とエントロピー 2.3 熱力学的関係式 2.4 化学ポテンシャルと平衡条件 第3章 カノニカル分布 3.1 カノニカル分布 3.2 分配関数 3.3 理想気体 3.4 熱力学との関係とエントロピー 第4章 カノニカル分布の応用 4.1 熱放射 (thermal radiation) 4.2 固体の比熱 第5章 フェルミ分布とボーズ分布 5.1 フェルミ粒子とボーズ粒子 5.2 グランドカノニカル分布 5.3 フェルミ分布とボーズ分布 5.4 フェルミ分布 5.5 ボーズ分布 5.6 ボルツマン分布 第6章 電子の統計力学 6.1 金属内自由電子 6.2 電子比熱 6.3 熱電子放出 6.4 接触電位差 6.5 半導体内の電子
成績評価方法
単位を取得するためには,中間テストと期末テストを両方受験する必要がある.
教科書
「エレクトロニクスの基礎物理-量子力学・統計力学入門-」(数理工学社)出版予定
参考書
【後半】[1]久保 亮五、統計力学、共立出版、2003 [2]田崎 晴明、統計力学I,II、培風館、2008 [3]阿部 龍蔵、熱統計力学、裳華房、1995 [4]戸田 盛和、熱・統計力学、岩波書店、1983 [5]長岡 洋介、統計力学、岩波書店、1994
履修上の注意
指示しない