山口大学教務システム - 1061320089-応用物理学

開講年度	開講学部等
2025	工学部
開講学期	曜日時限	授業形態	AL（アクティブ・ラーニング）ポイント
前期	火7～8	講義	2.0
時間割番号	科目名[英文名]			使用言語	単位数
1061320089	応用物理学[Applied Physics]			日本語	2
担当教員（責任）[ローマ字表記]					メディア授業
荻原千聡[OGIHARA Chisato]					○
担当教員[ローマ字表記]
荻原千聡　[OGIHARA Chisato], 鳴海　孝之　[NARUMI Takayuki]
特定科目区分		対象学生	応化	対象年次	2～
ディプロマ・ポリシーに関わる項目			カリキュラムマップ(授業科目とDPとの対応関係はこちらから閲覧できます)

授業の目的と概要

理系基礎科学のうちで専門分野と関連の深い固体物理学とこれを十分理解するために必須となる以下の内容について解説する。
前半: 物理学の基礎としての「波動」「光」につき、これらのミクロな世界とのつながりも含めて解説する。
後半: 固体物理学の入門的な内容として、原子スケールの物理現象と物質のマクロな性質との関係を扱う。具体的には、物質が示す構造や熱伝導、電気伝導などの特徴の紹介とその物理的な機構について学ぶ。

授業の到達目標

波動・光に共通した数学的記述の基礎を説明できる。物質の示す多様な性質について学び、起こっている現象をイメージできるようになる。授業で扱う物理現象について，関連する物理量のオーダーを概ね判定できる。光のもつ様々な性質が，どのような場合に顕著になるかを判断できる。与えられた問題について，最も適切な原理，物理式等を選択できる。物質に対する物理の考え方を理解する。

授業計画

【全体】

第1週〜第8週（荻原担当）：波動，光および固体物理学に関する基礎的な現象とその数学的･物理的取り扱い方について講義を行う。
第8週〜第15週（鳴海担当）：量子力学および固体物理学に関する基礎的な現象とその数学的･物理的取り扱い方について講義を行う。

	項目	内容	授業時間外学習	備考

第1回	波の式	波を表す式正弦波 (Moodleコース「第1回授業」)	Moodleコースの説明事項をよく確認し、レッスン「受講要領の確認」を初回授業までに終了すること復習等(3時間)

第2回

波動方程式と重ね合わせ

波動方程式
重ね合わせ
３次元の波
弦を伝わる横波
(Moodleコース「第2回授業」)

復習等(3時間)

第3回

波動方程式と重ね合わせ (続き)
固有振動

棒を伝わる縦波
波の反射
定在波
固有振動
(Moodleコース「第3回授業」)

復習等(3時間)

第4回

格子振動

格子振動の分散関係
音響モードと光学モード
(Moodleコース「第4回授業」)

復習等(3時間)
課題(1時間)

第5回

ド・ブロイ波

分散と群速度
電子の波
(Moodleコース「第5回授業」)

復習等(3時間)

第6回

光波の回折と干渉

電磁波
偏光
ホイヘンスの原理と光の回折，干渉
(Moodleコース「第6回授業」)

復習等(3時間)

第7回

光の経路
光子
格子振動とフォノン

フェルマーの原理と屈折，反射
鏡とレンズ
光の粒子性
格子振動とフォノン
(Moodleコース「第7回授業」)

復習等(3時間)
課題(1時間)

第8回

中間試験，第2部のガイダンス

前半：中間試験，後半：第2部のガイダンス

中間試験の勉強・復習 (学修時間の目安:8時間)

第9回

前期量子論

光電効果，光量子仮説，ドブロイ波，光子を用いた二重スリット実験

予習・復習 (学修時間の目安:3時間)

第10回

状態，物理量，測定

状態ベクトル，量子系での物理量の測定，可観測量，測定を伴う光子の二重スリット実験，測定値

予習・復習 (学修時間の目安:3時間)

第11回

波動関数

固有状態の重ね合わせ，波動関数，シュレディンガー方程式，エネルギー固有状態，正準量子化

予習・復習 (学修時間の目安:3時間)

第12回

量子力学の基本原理

量子力学に関する重要事項を整理する

予習・復習 (学修時間の目安:3時間)

第13回

1次元運動の量子力学的性質

位置エネルギー，束縛状態と散乱状態，井戸型ポテンシャル中の運動，階段型ポテンシャル中の運動，矩形ポテンシャル中の運動

予習・復習 (学修時間の目安:4時間)

第14回

金属結晶中の電子の運動

金属結合，金属結晶中のポテンシャル，ブロッホの定理，ドルーデ理論，電気抵抗の温度依存性

予習・復習 (学修時間の目安:4時間)

第15回

導体，半導体，絶縁体

エネルギーバンドとバンドギャップ，金属の分類，導体•半導体•絶縁体の性質，フォトンとフォノン

予習・復習 (学修時間の目安:4時間)

第16回

期末試験

期末試験の勉強，テスト終了後にわからなかった問題の復習 (学修時間の目安:8時間以上)

※AL（アクティブ・ラーニング）欄に関する注
・授業全体で、AL（アクティブ・ラーニング）が占める時間の割合を、それぞれの項目ごとに示しています。
・A〜Dのアルファベットは、以下の学修形態を指しています。
【A：グループワーク】、【B：ディスカッション・ディベート】、【C：フィールドワーク（実験・実習、演習を含む）】、【D：プレゼンテーション】

A: --%　B: 5%　C: 15%　D: --%

成績評価法

前半: 授業参加度 10 %, 授業外レポート20%, 中間試験 20% (計50%)
後半: レポート 20%, 期末試験 30% (計50%)
なお，学習の遅れがあればその程度によって欠格とすることがある.

教科書にかかわる情報

備考

参考書にかかわる情報

参考書	書名	基礎物理学 : 波動・光・熱				ISBN	9784254130713
参考書	著者名	嶋村修二他	出版社	朝倉書店				出版年	1996

参考書	書名	固体物理学入門				ISBN	9784621076569
参考書	著者名	Charles Kittel [著] ; 宇野良清 [ほか] 共訳	出版社	丸善				出版年	2005

備考

メッセージ

前半（荻原担当分）：Moodleを利用したオンデマンドのオンライン授業を主とする。自己登録が必要な場合は、授業開始前に登録キーなどを別途連絡する。登録が済んだ後は、重要な連絡も Moodle で行う予定であるから、最低でも週1回の授業日に合わせて内容を確認してほしい。
後半（鳴海担当分）：オンデマンド型のオンライン授業を主とする．重要事項はMoodleで連絡するため，Moodleを定期的に確認すること．

キーワード

波動，正弦波，波動方程式，進行波，定常波，定在波，分散，光，ホイヘンスの原理，屈折，干渉，回折，幾何光学，レンズ，鏡，光子, 格子振動, フォノン
前期量子論，ボーアの法則，波動力学，波動関数，シュレディンガー方程式，エネルギー準位，束縛状態，自由電子，周期ポテンシャル，バンド構造，金属，半導体，絶縁体

持続可能な開発目標（SDGs）

(エネルギー)すべての人々の、安価かつ信頼できる持続可能な近代的エネルギーへのアクセスを確保する。

(インフラ、産業化、イノベーション)強靱（レジリエント）なインフラ構築、包摂的かつ持続可能な産業化の促進及びイノベーションの推進を図る。

メディア授業