講義コード4601300
開設科目名物理化学通論Ⅱ
担当教員太田 靖人
教員所属理学部
開講期・曜日・時限・教室後期 火曜日 1・2時限 A201
授業方法講義
対象学生2回生
単位数2
週時間2


授業概要
量子力学は電子、原子、分子などミクロな物質を対象にした学問であり、古典力学では説明できない現象を説明することができる。化学においても分子の構造や反応を理解する上で必須の学問である。本講義では量子力学の基本概念である波動関数や量子化などについて説明し、微視的な世界の粒子の運動が、量子力学によってどのように記述されるか解説する。
学習・教育目標
量子力学の重要な概念である波動関数、演算子、固有値、期待値、重ね合わせの原理などを理解する。また、簡単なモデルに対するシュレディンガー方程式を解き、微視的な粒子の運動を量子力学的に考察できるようになる。
キーワード
波と粒子の二重性、シュレーディンガー方程式、演算子、波動関数、確率密度、量子化、期待値、重ね合わせの原理、調和振動子
授業計画
 第1回:波動
  事前学習:波の性質について復習しておくこと。事後学習:配布する演習プリントで復習。
第2回:電磁波
  事前学習:教科書のp251-253を読んでおくこと。事後学習:授業で説明する電磁波の特徴を復習しておくこと。
第3回:量子力学の起源
  事前学習:教科書のp252-254を熟読しておくこと。事後学習:電磁放射に関連した演習問題を解いて学習する。
第4回:波と粒子の二重性
  事前学習:教科書のp258-260を熟読しておくこと。事後学習:光電効果等に関連する演習問題を解いて学習する。
第5回:ド・ブロイの関係式
  事前学習:教科書のp260-262を熟読しておくこと。事後学習:ド・ブロイの関係式に関する演習問題を解いて学習する。
第6回:演算子と固有値方程式
  事前学習:教科書のp270-271を熟読しておくこと。事後学習:演習問題を解いて学習する。
第7回:ボルンによる波動関数の解釈
  事前学習: 教科書のp264-265を熟読しておくこと。事後学習:配布プリントおよぼ教科書の例題8.3を解く。
第8回:波動関数に課される条件
  事前学習: 教科書のp267-268 (b)量子化を熟読しておくこと。事後学習: 波動関数に課される条件を理解しておくこと。
第9回: 時間に依存しないシュレディンガー方程式
  事前学習:2階常微分方程式の解法について復習しておくこと。事後学習: 配布プリントの問題を解いて復習する。
第10回: 井戸型モデルの解法
  事前学習: 教科書のp286-289を熟読しておくこと。事後学習: 授業で説明する導出過程を理解しておくこと。
第11回: 井戸型モデルの解の考察
  事前学習: 教科書のp289の「(c) 解の性質」を熟読しておくこと。事後学習:配布プリントの問題を解いて理解を深める。
 第12回 π電子系への井戸型モデルの応用
  事前学習: 混成軌道について復習しておくこと  事後学習:教科書p290-291の数値例9・1を解いて理解を深める。
第13回: 期待値と重ね合わせの原理
  事前学習: 教科書のA17 (A2・11)を熟読しておくこと。事後学習: 配布プリントの問題を解いて理解を深める。
第14回: 調和振動子
  事前学習: 教科書のA3・6 調和振動子を熟読しておくこと。事後学習: 教科書のp300からp306までを熟読すること。
第15回: トンネル現象
  事前学習: p296-299を熟読しておくこと。 事後学習:配布プリントの問題を解いて理解を深める。
第16回:期末試験
教科書
No書籍名著者出版社出版年ISBN
1.『「物理化学(上)」第8版』アトキンス東京化学同人2009978-4-8079-0508-9
参考書
No書籍名著者名出版社出版年ISBN
1.『物理化学 分子論的アプローチ(上)』マッカーリ・サイモン東京化学同人978-4-8079-0695-6
成績評価
の方法
授業への参加度と筆記試験およびレポートなどを総合的に評価する。下の割合はおよその目安である。必ずしも厳密な数値ではない。
成績評価割合
(%)
定期試験(期末試験)授業内試験等宿題・授業外レポート授業態度・授業への参加度受講者の発表(プレゼン)
出席
教員独自項目※
701510005
※成績評価
割合の教員独自項目
備考
化学コース物理化学系講義科目(必修科目)。理学部共通専門科目の数学・物理学関係の科目を予め履修しておいてほしい。物理化学はなかなか身につきにくい学問分野である。試験直前だけ集中して詰め込み型の勉強をするのではなく、普段から講義の内容を復習し、じっくり考えて本質を理解するように努力すること。
更新日付2014/12/26 14:10:10