科目ナンバー

SE-PH3-2C21

履修条件・関連科目等

「電磁気学及演習１，２」、「量子力学及演習１、２」の内容を理解していること

授業で使用する言語

日本語

授業で使用する言語（その他の言語）

授業の概要

巨視的な物質が示す諸々の性質を、微視的な構成要素（電子と原子核）の集団に量子力学と統計力学を適用することによって説明するのが固体物理学・物性物理学である。本講義では、量子力学や統計力学にあまり立ち入ることなく、固体（結晶）の特徴や物性について解説し、４年次に開講される物性物理学分野の諸科目への準備とする。

科目目的

物理学の一分野としての固体物理学・物性物理学の基礎を学ぶ。特に、固体の結合形態や結晶構造の基礎、バンド構造の概念とそれが物質の多様性を生む原因となることを学び、より進んだ固体物理学・物性物理学への導入とする。

到達目標

固体の結合形態や結晶構造の基礎、バンド構造の概念について学び、それに基づいて原子の集合体である固体が、なぜ金属になったり絶縁体になったりするのかを理解する。さらに、そのような概念より多様な物質の性質を量子力学・統計力学に基づいて理解する基礎を習得する。

授業計画と内容

第１回　原子の量子力学（水素原子、多電子原子）
第２回　原子の結合（水素分子を例に）
第３回　固体の結合（金属結合、van der Waals結合、イオン結合、共有結合）
第４回　物質の電磁物性（電気伝導、ホール効果）
第５回　物質の電磁物性（光学的性質、誘電分散）
第６回　結晶の構造（結晶構造の例、格子、単位胞）
第７回　逆格子空間とBrillouin zone
第８回　結晶構造の分類と決定（晶系、ブラベ−格子、消滅則）
第９回　格子振動（1次元鎖を例に）
第10回　格子比熱（Einstein模型、Debye模型）と熱伝導
第11回　バンド構造１（Kronig-Penny模型を例に）
第12回　バンド構造２（金属と半導体）
第13回　半導体の性質
第14回　まとめ（固体物理学・物性物理学への展望）

授業時間外の学修の内容

その他

授業時間外の学修の内容（その他の内容等）

予習よりも、毎回の授業の復習をして、疑問点があれば次回の授業で質問できるようにすること。

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の質問にも対応

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

黒沢達美著、「物性論」　（裳華房、,940）
岡崎誠著、「固体物理学」　（裳華房、,360）

その他特記事項

参考URL