HC075000 統計力学演習

広島大学シラバス

English

年度 2024年度開講部局理学部

講義コード HC075000 科目区分専門教育科目

授業科目名統計力学演習

授業科目名
（フリガナ）トウケイリキガクエンシュウ

英文授業科目名 Exercises in Statistical Mechanics

担当教員名澤田　正博,八木　隆多,田中　新

担当教員名
(フリガナ) サワダ　マサヒロ,ヤギ　リュウタ,タナカ　アラタ

開講キャンパス東広島開設期 3年次生後期セメスター（後期）

曜日・時限・講義室 (後) 木1-4：理B301,理E208,理E209

授業の方法演習授業の方法
【詳細情報】　

演習中心、板書多用、ディスカッション、学生の発表。
対面授業を基本とするが、教員の判断により対面授業またはオンライン授業（ZoomやTeams等）を行う。

単位 2.0 週時間　使用言語 J : 日本語

学習の段階 3 : 中級レベル

学問分野（分野） 25 : 理工学

学問分野（分科） 06 : 物理学

対象学生物理科学科３年

授業のキーワード統計力学、熱力学、統計集団、古典統計、量子統計、量子力学

教職専門科目　教科専門科目　

プログラムの中での
この授業科目の位置づけ
（学部生対象科目のみ）教育プログラムの最後に設定された必修専門科目が統計力学。統計力学は、力学･電磁気学･量子力学を用いて記述されるミクロな要素が多数集合してマクロな系が形成されるとき、ミクロな要素の運動状態の知識から統計的手法によりマクロな系の状態を考察する学問体系である。本演習では、具体的な系について統計力学の手法を適用して、その理解を深めていく。
到達度評価
の評価項目
（学部生対象科目のみ）物理学プログラム
（能力・技能）
・物理学的問題の定式化能力とその解決力

授業の目標・概要等統計力学I, IIの内容に関連する演習を主とする。ただし、統計力学で扱う量子力学の復習も含む。全体を３グループに分け、各グループに担当教員がつき問題演習の授業を行う。演習問題は、基本的なものに加え、担当教員がそれぞれ創意工夫したものをとり上げる。受講者は、割り当てられた問題を解いて黒板などを用いて発表する。発表後は、質疑応答と、必要に応じて担当教員が解説を行う。

授業計画第１回　ガイダンス、熱平衡、微視的状態と巨視的状態の演習（澤田/田中/八木）
第２回　統計Iの復習、統計集団、小正準集団（澤田/田中/八木）
第３回　統計Iの復習、正準集団（澤田/田中/八木）
第４回　統計Iの復習、大正準集団（澤田/田中/八木）
第５回　量子力学の復習、状態密度、多粒子系の量子力学（澤田/田中/八木）
第６回　理想量子統計の分布関数（澤田/田中/八木）
第７回　理想フェルミ気体（澤田/田中/八木）
第８回　理想フェルミ気体（澤田/田中/八木）
第９回　中間試験 -予定-（澤田/田中/八木）
第１０回　ボーズ凝縮（澤田/田中/八木）
第１１回　具体的テーマ別演習１「黒体輻射」（澤田/田中/八木）
第１２回　具体的テーマ別演習２「固体の比熱」（澤田/田中/八木）
第１３回　具体的テーマ別演習３「スピン系の統計」（澤田/田中/八木）
第１４回　具体的テーマ別演習４「平均場近似による相転移の記述」（澤田/田中/八木）
第１５回　予備日（澤田/田中/八木）

中間試験・期末試験

教科書・参考書等統計力学の授業で紹介されたテキストで十分だが、さらに進みたいものは、それぞれの演習担当教員の指示に従う。

授業で使用する
メディア・機器等　

【詳細情報】板書、配付資料ほか
オンラインの場合は、担当教員の指示に従う

授業で取り入れる
学習手法　

予習・復習への
アドバイス第１ー４回　統計Iの講義内容をよく復習して臨むこと。
第５回　自由粒子のシュレデインガー方程式を復習。状態密度を理解。同種粒子の不可弁別性からフェルミ粒子系とボーズ粒子系が出てくることを理解。
第６回ー１５回　統計IIの講義において出てくる新しい概念をよく理解して本演習に臨むこと。
できなかった演習問題はその都度きちんと復習し理解を定着させていくこと。

履修上の注意
受講条件等量子力学I, IIおよび統計力学Iが履修済みであり、統計力学IIを並行して履修することが、演習の効果を上げるために望ましい。

成績評価の基準等成績は平常点50%程度、中間・期末試験50%程度で総合的に評価する。平常点は、小テスト、演習実演などから評価する。

実務経験

実務経験の概要と
それに基づく授業内容

メッセージ演習問題の全てについて自らが手を動かせて解くことが大切。グループ分けの連絡は、学科掲示板で行う。

その他

すべての授業科目において，授業改善アンケートを実施していますので，回答に協力してください。
回答に対しては教員からコメントを入力しており，今後の改善につなげていきます。

年度	2024年度	開講部局	理学部
講義コード	HC075000	科目区分	専門教育科目
授業科目名	統計力学演習
授業科目名（フリガナ）	トウケイリキガクエンシュウ
英文授業科目名	Exercises in Statistical Mechanics
担当教員名	澤田　正博,八木　隆多,田中　新
担当教員名 (フリガナ)	サワダ　マサヒロ,ヤギ　リュウタ,タナカ　アラタ
開講キャンパス	東広島	開設期	3年次生後期セメスター（後期）
曜日・時限・講義室	(後) 木1-4：理B301,理E208,理E209
授業の方法	演習	授業の方法【詳細情報】
演習中心、板書多用、ディスカッション、学生の発表。対面授業を基本とするが、教員の判断により対面授業またはオンライン授業（ZoomやTeams等）を行う。
単位	2.0	週時間		使用言語	J : 日本語
学習の段階	3 : 中級レベル
学問分野（分野）	25 : 理工学
学問分野（分科）	06 : 物理学
対象学生	物理科学科３年
授業のキーワード	統計力学、熱力学、統計集団、古典統計、量子統計、量子力学
教職専門科目		教科専門科目
プログラムの中でのこの授業科目の位置づけ（学部生対象科目のみ）	教育プログラムの最後に設定された必修専門科目が統計力学。統計力学は、力学･電磁気学･量子力学を用いて記述されるミクロな要素が多数集合してマクロな系が形成されるとき、ミクロな要素の運動状態の知識から統計的手法によりマクロな系の状態を考察する学問体系である。本演習では、具体的な系について統計力学の手法を適用して、その理解を深めていく。
到達度評価の評価項目（学部生対象科目のみ）	物理学プログラム（能力・技能）・物理学的問題の定式化能力とその解決力
授業の目標・概要等	統計力学I, IIの内容に関連する演習を主とする。ただし、統計力学で扱う量子力学の復習も含む。全体を３グループに分け、各グループに担当教員がつき問題演習の授業を行う。演習問題は、基本的なものに加え、担当教員がそれぞれ創意工夫したものをとり上げる。受講者は、割り当てられた問題を解いて黒板などを用いて発表する。発表後は、質疑応答と、必要に応じて担当教員が解説を行う。
授業計画	第１回　ガイダンス、熱平衡、微視的状態と巨視的状態の演習（澤田/田中/八木）第２回　統計Iの復習、統計集団、小正準集団（澤田/田中/八木）第３回　統計Iの復習、正準集団（澤田/田中/八木）第４回　統計Iの復習、大正準集団（澤田/田中/八木）第５回　量子力学の復習、状態密度、多粒子系の量子力学（澤田/田中/八木）第６回　理想量子統計の分布関数（澤田/田中/八木）第７回　理想フェルミ気体（澤田/田中/八木）第８回　理想フェルミ気体（澤田/田中/八木）第９回　中間試験 -予定-（澤田/田中/八木）第１０回　ボーズ凝縮（澤田/田中/八木）第１１回　具体的テーマ別演習１「黒体輻射」（澤田/田中/八木）第１２回　具体的テーマ別演習２「固体の比熱」（澤田/田中/八木）第１３回　具体的テーマ別演習３「スピン系の統計」（澤田/田中/八木）第１４回　具体的テーマ別演習４「平均場近似による相転移の記述」（澤田/田中/八木）第１５回　予備日（澤田/田中/八木）中間試験・期末試験
教科書・参考書等	統計力学の授業で紹介されたテキストで十分だが、さらに進みたいものは、それぞれの演習担当教員の指示に従う。
授業で使用するメディア・機器等
【詳細情報】	板書、配付資料ほかオンラインの場合は、担当教員の指示に従う
授業で取り入れる学習手法
予習・復習へのアドバイス	第１ー４回　統計Iの講義内容をよく復習して臨むこと。第５回　自由粒子のシュレデインガー方程式を復習。状態密度を理解。同種粒子の不可弁別性からフェルミ粒子系とボーズ粒子系が出てくることを理解。第６回ー１５回　統計IIの講義において出てくる新しい概念をよく理解して本演習に臨むこと。できなかった演習問題はその都度きちんと復習し理解を定着させていくこと。
履修上の注意受講条件等	量子力学I, IIおよび統計力学Iが履修済みであり、統計力学IIを並行して履修することが、演習の効果を上げるために望ましい。
成績評価の基準等	成績は平常点50%程度、中間・期末試験50%程度で総合的に評価する。平常点は、小テスト、演習実演などから評価する。
実務経験
実務経験の概要とそれに基づく授業内容
メッセージ	演習問題の全てについて自らが手を動かせて解くことが大切。グループ分けの連絡は、学科掲示板で行う。
その他
すべての授業科目において，授業改善アンケートを実施していますので，回答に協力してください。回答に対しては教員からコメントを入力しており，今後の改善につなげていきます。

シラバスTOPへ