物性物理学入門（‘０４）

HOME 2004/11/08 1890719.doc 科目名＝＝（R）・（TV） 1/2 ＝物性物理学入門（‘０４）＝（ TV）〔主任講師：藤原毅夫（東京大学大学院教授）〕全体のねらい多様な物質のミクロな構造やマクロな諸性質を物理学の立場から理解し、物理的な物の見方を身に付けるとともにそれらを支配する物理法則を理解する。現代の日常生活のすみずみにまでいき渡っている物性物理学の、技術としての一端も理解されるように努める。回テーマ内容執筆担当講師名 (所属･職名) 放送担当講師名 (所属･職名)

1 物性物理とは: 物性物理学は力学、電磁気学とは違い開いた体系である。このような側面を説明し、さらに物性物理学が自然科学の最先端および最先端技術をリードしている様子を概観する。藤原毅夫（東京大学大学院教授）藤原毅夫（東京大学大学院教授）

2 物質の構造・結合: 固体のミクロな構造が原子の周期的な配列であることを知り、原子配列と固体結合のメカニズムとの関係を理解する。さらに結晶構造を記述するいくつかの概念を説明する。同上同上

3 物質の構造とＸ線・粒子線構造学: 物質の構造やその乱れを観察する手段であるＸ線・粒子線構造学について述べる。物質の構造の乱れの概念を把握し実際に観察する。同上同上

4 固体の弾塑性: 物質の力学的性質について学ぶ。弾性、塑性、破断という過程を理解し、フックの法則を考える。固体の変形、歪み、応力の概念を理解し、結晶の対称性と歪みテンソルの関係を学ぶ。同上同上

5 固体の動力学と格子振動: 物質の動力学的性質を原子論的立場から理解する。特に原子間相互作用を調和振動として取り扱い、音波の伝搬について理解し、また熱膨張と原子間相互作用の非調和性との関連、格子比熱とフォノンについても学ぶ。同上同上

6 結晶中の電子の振る舞い１．量子力学: 固体中の電子性質を理解するための準備として、量子力学の復習を行う。シュレディンガー方程式、球対称ポテンシャルの場合の解（s,p,d,f,...）、スピン、電子とフェルミ統計、交換相互作用、パウリの原理、電子相関など。同上同上

7 結晶中の電子の振る舞い２．:電子のエネルギーバンド: 固体中の電子の性質を周期ポテンシャルとの関連で理解する。ブリルアンゾーンと結合・反結合軌道について知り、電子のエネルギーバンドの概念を理解する。バンドギャップについて学び、金属と絶縁体の区別を明確にする。同上同上 2004/11/08 1890719.doc 科目名＝＝（R）・（TV） 2/2 回テーマ内容執筆担当講師名 (所属･職名) 放送担当講師名 (所属･職名)

8 固体の光学的性質: 光物性の基本について学ぶ。物質の色（金属、絶縁体、宝石の色）がどのように現れるかの問題意識を実際の物質に即して理解し、ローレンツモデル、ドルーデモデルおよびエキシトンについて学ぶ。藤原毅夫（東京大学大学院教授）藤原毅夫（東京大学大学院教授）

9 金属と電子輸送: 金属の物性について電子論の立場から学ぶ。特に弾塑性と金属結合、バンド構造、フェルミ面の概念を理解する。フェルミ、ディラック分布から電子比熱を理解する。さらにドルーデモデル、電気伝導、熱伝導、金属の帯磁率にも触れる。同上同上

10 半導体: 半導体の物性について電子論の立場から学ぶ。特に構造と共有結合、バンド構造、電子とホール（キャリア）および真性半導体と不純物半導体、キャリアドーピングの概念を理解する。半導体伝導、簡単なp-n 接合、トランジスタについても述べる。同上同上

11 磁性: 物質の磁気的性質についてミクロな立場から学ぶ。反磁性と常磁性の区別、スピン、スピン間相互作用を電子的な立場から説明する。協力現象（強磁性、反強磁性）の概念と磁化、磁化率について学ぶ。同上同上

12 相転移: 強磁性を例に相転移の現象論を学ぶ。物質の相、自由エネルギー、平均場近似の取り扱い、1 次転移と2 次転移、オーダーパラメター、ランダウの相転移理論について述べる。同上同上

13 超伝導: 超伝導とは何か、現象の理解とその熱力学を説明し電子間相互作用とフェルミ面の不安定性について学ぶ。電子波動関数の位相の重要性とジョセフソン効果についても触れる。同上同上

14 ソフトマターの構造: 新しい材料として注目されているソフトマターについて、構造の階層性、高次構造、共重合とマクロ相分離、体積排除効果を学び、その多様性を理解する。同上同上

15 ソフトマターの物性: ソフトマターの物性の基礎である分子鎖の形態、ゴム弾性、ゲルを学び、粘弾性（レオロジー）などの物性を概観する。同上同上