日本語 English
| 開講年度/ Academic YearAcademic Year |
20252025 |
| 科目設置学部/ CollegeCollege |
理学部/College of ScienceCollege of Science |
| 科目コード等/ Course CodeCourse Code |
CB108/CB108CB108 |
| テーマ・サブタイトル等/ Theme・SubtitleTheme・Subtitle |
固体中の電子の集団 |
| 授業形態/ Class FormatClass Format |
対面（全回対面）/Face to face (all classes are face-to-face)Face to face (all classes are face-to-face) |
| 授業形態（補足事項）/ Class Format (Supplementary Items)Class Format (Supplementary Items) |
対面 |
| 授業形式/ Class StyleCampus |
講義/LectureLecture |
| 校地/ CampusCampus |
池袋/IkebukuroIkebukuro |
| 学期/ SemesterSemester |
春学期/Spring SemesterSpring Semester |
| 曜日時限・教室/ DayPeriod・RoomDayPeriod・Room |
土1/Sat.1 Sat.1 ログインして教室を表示する（Log in to view the classrooms.） |
| 単位/ CreditsCredits |
22 |
| 科目ナンバリング/ Course NumberCourse Number |
PHY2510 |
| 使用言語/ LanguageLanguage |
日本語/JapaneseJapanese |
| 履修登録方法/ Class Registration MethodClass Registration Method |
科目コード登録/Course Code RegistrationCourse Code Registration |
| 配当年次/ Assigned YearAssigned Year |
配当年次は開講学部のR Guideに掲載している科目表で確認してください。配当年次は開講学部のR Guideに掲載している科目表で確認してください。 |
| 先修規定/ Prerequisite RegulationsPrerequisite Regulations |
|
| 他学部履修可否/ Acceptance of Other CollegesAcceptance of Other Colleges |
履修登録システムの『他学部・他研究科履修不許可科目一覧』で確認してください。 |
| 履修中止可否/ Course CancellationCourse Cancellation |
〇（履修中止可/ Eligible for cancellation） |
| オンライン授業60単位制限対象科目/ Online Classes Subject to 60-Credit Upper LimitOnline Classes Subject to 60-Credit Upper Limit |
|
| 学位授与方針との関連/ Relationship with Degree PolicyRelationship with Degree Policy |
各授業科目は、学部・研究科の定める学位授与方針（DP）や教育課程編成の方針（CP）に基づき、カリキュラム上に配置されています。詳細はカリキュラム・マップで確認することができます。 |
| 備考/ NotesNotes |
The aim of this course is to understand the characteristic behaviours of the electrons in the crystalline solids.
To understand the properties of a material, it is necessary to understand the state of electrons in it.
The starting point is to understand phenomenologically the properties of electrons in metals. After that, we will understand the properties of electrons in metals from a quantum mechanical point of view, and be convinced that the basic properties can be explained by the free electron model. After the phenomenological/quantum mechanical understanding of the properties of metals, the importance of atoms or groups of atoms, molecules, being regularly arranged to form crystalline solids in metals will be understood together with the concepts of bonding mechanisms and reciprocal lattices. Finally, superconductivity, will be introduced. To understand states in matter from a microscopic point of view, knowledge of quantum mechanics and thermodynamics is necessary. The basics of these subjects will be outlined in class as needed. Quizzes will be given and some reports will be required.
| 1 | 原子の構造 |
| 2 | 金属の電気伝導度: Drude 模型 |
| 3 | 量子力学を使おう: 物性物理学を理解するために |
| 4 | 水素原子、水素様イオンの中の電子軌道 |
| 5 | 原子の中の電子の振舞い |
| 6 | 複数の電子がある場合: 電子系の基底状態 |
| 7 | 波数空間 |
| 8 | 結晶の構造と対称性 |
| 9 | 固体の凝集機構 |
| 10 | 固体の形成、固体中の電子の振舞い |
| 11 | 金属の電気伝導と Fermi 球、Fermi 面 |
| 12 | 固体の磁気的性質: 電子の磁気モーメント |
| 13 | 低温と超伝導 |
| 14 | まとめと補足 |
板書 /Writing on the Board
スライド（パワーポイント等）の使用 /Slides (PowerPoint, etc.)
上記以外の視聴覚教材の使用 /Audiovisual Materials Other than Those Listed Above
個人発表 /Individual Presentations
グループ発表 /Group Presentations
ディスカッション・ディベート /Discussion/Debate
実技・実習・実験 /Practicum/Experiments/Practical Training
学内の教室外施設の利用 /Use of On-Campus Facilities Outside the Classroom
校外実習・フィールドワーク /Field Work
上記いずれも用いない予定 /None of the above
あらかじめ指示する場合以外には特に予習を求めない。ただし、復習することを推奨する。
| 種類 (Kind) | 割合 (%) | 基準 (Criteria) |
|---|---|---|
| 筆記試験 (Written Exam) | 70 | |
| 平常点 (In-class Points) | 30 |
小テスト(10%) 授業で出題するレポート(20%) |
| 備考 (Notes) | ||
なし/None
| No | 著者名 (Author/Editor) | 書籍名 (Title) | 出版社 (Publisher) | 出版年 (Date) | ISBN/ISSN |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | C. Kittel | Introduction to Solid State Physics | Wily | 2004 | 9780471415268 |
| 2 | 溝口正 | 『物性物理学』 | 裳華房 | 1989 | 9784785320348 |
2 年生までの力学、電磁気学が習得済みであることを前提とする
現実の物質が示す物理学的性質を電子の状態とともに理解することを目標とする。特に原子や分子が規則的に配列して固体を形成する「結晶」について、電気的/磁気的性質を理解する。
The aim of this course is to understand the characteristic behaviours of the electrons in the crystalline solids.
物質の性質は、その物質中で電子がどのような状態にあるかで決まる。まずは物質を構成する要素である「原子」を理解することから出発する。その後、金属中での電子の性質 (伝導電子密度、電気伝導、熱伝導など) の現象論的な理解、金属中の電子の性質の量子力学的な理解へと進む。金属の基本的な性質は自由電子モデルで説明できることを納得する。金属の性質の現象論的理解/量子力学的理解の後に、金属においては原子あるいは原子の集団である分子が規則正しく配列して結晶固体となることの重要性を結合機構、格子の概念とともに理解する｡また、電子が電荷に加えて持つもう一つの属性である磁気モーメントが関与する物質の磁性について簡単に紹介する｡最後に物質の示す劇的な性質である超伝導についても紹介する｡物質中の状態を微視的な観点から理解す
るには量子力学や熱力学の知識が必要である｡それらの基本的なことは必要に応じて授業で概説する｡
理解度を確認するための小テストを何回か行う。また、原則として毎回レポートを出題する。学生の理解の様子をみて授業の進み具合は下に記した授業計画から若干の変更があり得る｡
To understand the properties of a material, it is necessary to understand the state of electrons in it.
The starting point is to understand phenomenologically the properties of electrons in metals. After that, we will understand the properties of electrons in metals from a quantum mechanical point of view, and be convinced that the basic properties can be explained by the free electron model. After the phenomenological/quantum mechanical understanding of the properties of metals, the importance of atoms or groups of atoms, molecules, being regularly arranged to form crystalline solids in metals will be understood together with the concepts of bonding mechanisms and reciprocal lattices. Finally, superconductivity, will be introduced. To understand states in matter from a microscopic point of view, knowledge of quantum mechanics and thermodynamics is necessary. The basics of these subjects will be outlined in class as needed. Quizzes will be given and some reports will be required.
| 1 | 原子の構造 |
| 2 | 金属の電気伝導度: Drude 模型 |
| 3 | 量子力学を使おう: 物性物理学を理解するために |
| 4 | 水素原子、水素様イオンの中の電子軌道 |
| 5 | 原子の中の電子の振舞い |
| 6 | 複数の電子がある場合: 電子系の基底状態 |
| 7 | 波数空間 |
| 8 | 結晶の構造と対称性 |
| 9 | 固体の凝集機構 |
| 10 | 固体の形成、固体中の電子の振舞い |
| 11 | 金属の電気伝導と Fermi 球、Fermi 面 |
| 12 | 固体の磁気的性質: 電子の磁気モーメント |
| 13 | 低温と超伝導 |
| 14 | まとめと補足 |
板書 /Writing on the Board
スライド（パワーポイント等）の使用 /Slides (PowerPoint, etc.)
上記以外の視聴覚教材の使用 /Audiovisual Materials Other than Those Listed Above
個人発表 /Individual Presentations
グループ発表 /Group Presentations
ディスカッション・ディベート /Discussion/Debate
実技・実習・実験 /Practicum/Experiments/Practical Training
学内の教室外施設の利用 /Use of On-Campus Facilities Outside the Classroom
校外実習・フィールドワーク /Field Work
上記いずれも用いない予定 /None of the above
あらかじめ指示する場合以外には特に予習を求めない。ただし、復習することを推奨する。
| 種類 (Kind) | 割合 (%) | 基準 (Criteria) |
|---|---|---|
| 筆記試験 (Written Exam) | 70 | |
| 平常点 (In-class Points) | 30 |
小テスト(10%) 授業で出題するレポート(20%) |
| 備考 (Notes) | ||
なし/None
| No | 著者名 (Author/Editor) | 書籍名 (Title) | 出版社 (Publisher) | 出版年 (Date) | ISBN/ISSN |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | C. Kittel | Introduction to Solid State Physics | Wily | 2004 | 9780471415268 |
| 2 | 溝口正 | 『物性物理学』 | 裳華房 | 1989 | 9784785320348 |
2 年生までの力学、電磁気学が習得済みであることを前提とする