科目ナンバー

SG-MP5-2C17

履修条件・関連科目等

学部レベルの物理学の基礎科目すべて、特に量子力学と統計力学について十分に理解していること

授業で使用する言語

日本語／英語

授業で使用する言語（その他の言語）

授業の概要

量子力学や統計力学の手法に基づく金属電子論の初歩を学ぶ。量子統計の復習から始めて、半古典的な現象論、多電子系の量子力学や周期場中の電子の運動に言及しながら、金属の凝集機構や磁性・光学的性質を量子論に基づいて解説する。

科目目的

量子力学や統計力学の手法を駆使して、電気伝導や磁性などの物性がどのように理解されるのかを学ぶ。本講義では主に単純金属の性質、その中での電子間相互作用の役割などを理解することを目指す。

到達目標

金属電子論の初歩を理解すること、特に単純金属の性質やその中での電子間相互作用の役割などを、量子力学に基づいて理解することを目指す。

授業計画と内容

第１回　自由電子の低温物性（フェルミ縮退した系の性質）
第２回　単純金属の磁性 （パウリ常磁性とランダウ反磁性）
第３回　金属における輸送現象（ボルツマン方程式）
第４回　多電子系の量子力学（多電子波動関数、パウリの排他原理）
第５回　多電子系の量子力学（多重項とフント則）
第６回　多電子系の量子力学（ハートレー・フォック方程式）
第７回　第２量子化法
第８回　電子ガス （相関エネルギー）
第９回　電子液体２ （誘電応答）
第10回　電子液体３ （個別励起と集団励起）
第11回　周期場中の電子 （ブロッホの定理、Nearly-Free Electron模型）
第12回　周期場中の電子 （Tight Binding模型、Wannier関数）
第13回　密度汎関数理論
第14回　金属の凝集機構 （相互作用と周期場の効果）

授業時間外の学修の内容

指定したテキストやレジュメを事前に読み込むこと／その他

授業時間外の学修の内容（その他の内容等）

毎回の授業の復習をして、疑問点があれば次回の講義で質問すること。レポート課題は講義の内容を補うものなので、講義の内容を見ながら考えること。

授業時間外の学修に必要な時間数／週

・毎週１回の授業が半期（前期または後期）または通年で完結するもの。１週間あたり４時間の学修を基本とします。
・毎週２回の授業が半期（前期または後期）で完結するもの。１週間あたり８時間の学修を基本とします。

成績評価の方法・基準

成績評価の方法・基準（備考）

課題や試験のフィードバック方法

授業時間内で講評・解説の時間を設ける／その他

課題や試験のフィードバック方法（その他の内容等）

必要に応じてメール等で対応

アクティブ・ラーニングの実施内容

反転授業（教室の中で行う授業学習と課題などの授業外学習を入れ替えた学習形式）

アクティブ・ラーニングの実施内容（その他の内容等）

授業におけるICTの活用方法

実施しない

授業におけるICTの活用方法（その他の内容等）

実務経験のある教員による授業

いいえ

【実務経験有の場合】実務経験の内容

【実務経験有の場合】実務経験に関連する授業内容

テキスト・参考文献等

N.W.Ashcroft and D. Mermin, "Solid State Physics", (Thomson Learning, 1976)
H.Ibach and H.Lueth, "Solid State Physics", (Springer, 2003)

その他特記事項

参考URL