授業科目名 年度 学期 開講曜日・時限 学部・研究科 全担当教員 単位数
32752:[2025 春セメスター]統計物理学(T8) 2025 春セメスター 月4 理工学部 沼居 貴陽 2

キャンパス

BKC

授業施設

コラーニングⅠ　２０１号教室

授業で利用する言語

日本語

授業の概要と方法

固体物性や半導体工学を学ぶうえで必要な統計物理学について，統計物理学特有の考え方に習熟するとともに，基礎的な関係式を自分の力で導出できるようにする．エントロピー，熱平衡，拡散平衡，ボルツマン分布，ヘルムホルツの自由エネルギー，ギブスの自由エネルギー，フェルミ－ディラック分布，ボーズ－アインシュタイン分布など，固体物性や半導体工学を学ぶための基礎となる項目を講義する．

受講生の到達目標

・学生が，系の取りうる状態の確率を計算できるようにすること．
・学生が，物理量の期待値を計算できるようにすること．

事前に履修しておくことが望まれる科目

微分方程式，電磁気学Ⅰ

授業スケジュール

授業回数/
担当教員（複数担当の場合） 		テーマ
キーワード・文献・補足事項等
-

+R授業対象科目。第1回に+R授業を実施。詳細はmanaba+Rを参照。

1

状態

『固体物性を理解するための統計物理入門』 pp.1-13

状態，状態数，状態密度（３次元）

2

状態（２），熱平衡と拡散平衡

『固体物性を理解するための統計物理入門』 pp.13-26
『熱物理学・統計物理学演習』 pp.1-9

状態密度（２次元），熱浴，多重度関数，エントロピー

3

熱平衡と温度

『固体物性を理解するための統計物理入門』 pp.26-31
『熱物理学・統計物理学演習』 pp.7-9

熱的接触，熱平衡条件，温度，エネルギーの流れ

4

拡散平衡と化学ポテンシャル，ヘルムホルツの自由エネルギー

『固体物性を理解するための統計物理入門』 pp.32-42
『熱物理学・統計物理学演習』 p.14

拡散的接触，拡散平衡条件，化学ポテンシャル，粒子の流れ，ヘルムホルツの自由エネルギー

5

熱的接触（１）

『固体物性を理解するための統計物理入門』 pp.43-47
『熱物理学・統計物理学演習』 pp.10-18

系と熱浴との熱的接触，確率，ボルツマン因子，分配関数

6

熱的接触（２）

『固体物性を理解するための統計物理入門』 pp.47-55
『熱物理学・統計物理学演習』 pp.14-15, 19-22, 26-27

分配関数とヘルムホルツの自由エネルギー，プランクの放射法則

7

熱的接触（３）

『固体物性を理解するための統計物理入門』 pp.55-63
『熱物理学・統計物理学演習』 pp.23-24, 28

電気／電子回路における熱雑音，フォノン（デバイ・モデル）

8

熱的接触（４），拡散的接触（１）

『固体物性を理解するための統計物理入門』 pp.63-71
『熱物理学・統計物理学演習』 pp.29-39

フォノン（デバイ・モデル，アインシュタイン・モデル），系と熱浴との拡散的接触，確率，ギブス因子，ギブス和

9

拡散的接触（２）

『固体物性を理解するための統計物理入門』 pp.71-79
『熱物理学・統計物理学演習』 pp.40-41, 48, 55-62

フェルミ－ディラック分布関数，自由電子気体

10

拡散的接触（３），半導体（１）

『固体物性を理解するための統計物理入門』 pp.79-87
『熱物理学・統計物理学演習』 pp.41-42, 95-98

ボーズ－アインシュタイン分布関数，真性半導体，伝導電子の濃度，有効状態密度，正孔の濃度

11

半導体（２）

『固体物性を理解するための統計物理入門』 pp.87-93
『熱物理学・統計物理学演習』 pp.95-103

真性キャリア濃度，真性フェルミ準位，不純物半導体

12

半導体（３）

『固体物性を理解するための統計物理入門』 pp.93-101
『熱物理学・統計物理学演習』 pp.95-103

フェルミ準位と濃度，フェルミ準位と温度，階段状pn接合

13

半導体（４）

『固体物性を理解するための統計物理入門』 pp.101-105
『熱物理学・統計物理学演習』 pp.95-103

傾斜状pn接合，非平衡半導体，擬フェルミ準位

14

半導体（５），気体，最終講義日試験

『固体物性を理解するための統計物理入門』 pp.105-118
『熱物理学・統計物理学演習』 pp.100-106, pp.43-51

ドリフト電流，拡散電流，気体の圧力，単原子理想気体，古典分布関数

最終講義日試験

授業実施形態

第1回～第8回，第10回～第13 回を対面授業にて実施．
第9回と第14回はオンラインにて実施．

授業外学習の指示

始業時まで
　教科書（各回のシラバスの該当ページ．ただし，演習書は除く．）を読んでノート（4～6ページ）を作成する．このノートを基にして，板書用資料（A4判2ページ）を作成する．

（対面では，主に演習問題の解説をおこなう．質問に対しても回答する．）

講義後
　何も見ないで教科書の内容を再現できるまで復習する．

成績評価方法

種別 割合(%) 評価基準等
定期試験（筆記） 0

レポート試験
（統一締切日を締切とするレポート）		 0

上記以外の試験・レポート、平常点評価
（日常的な授業における取組状況の評価）		 100

提出物（レポート，小テスト，最終講義日試験）の結果によって評価する.

成績評価方法(備考)

最終講義日試験では，電卓と『ケンブリッジ 物理公式ハンドブック』（共立出版）の持込みを許可します．

受講および研究に関するアドバイス

授業前に，教科書と参考書をしっかり勉強しておきましょう．答を丸写しにするのではなく，自分の力で導出しましょう．また，暗記するのではなく，考え方を理解するよう努めましょう．

教科書

書名 著者 出版社 ISBNコード 備考
固体物性を理解するための統計物理入門 沼居貴陽 森北出版 978-4-627-15421-6
熱物理学・統計物理学演習 沼居貴陽 丸善出版 978-4-621-04857-0

教科書(使用頻度、その他補足)

電卓の使用を推奨します．特にTI-89 Titanium (Texas Instruments)や fx-CG50 (CASIO) は，文字を用いたままの微分・積分，行列，ベクトルの演算ができるばかりでなく，グラフ描画も可能です．

参考書

書名 著者 出版社 ISBNコード 備考
統計力学 佐宗哲郎 丸善出版 978-4-621-08250-8
ケンブリッジ 物理公式ハンドブック -ポケット版- Graham Woan (著), 堤 正義 (翻訳) 共立出版 978-4-320-03481-5 最終講義日試験に持ち込み可

参考書(使用頻度、その他補足)

参考になるwwwページ

授業内外における学生・教員間のコミュニケーションの方法

その他(教員より別途指示）

備考

教員の電子メールアドレス
　numai@se.ritsumei.ac.jp

質問
　できるかぎり，教室で講義中あるいは休憩時間に質問してください．その他の時間に質問があるときは，事前に電子メール（numai@se.ritsumei.ac.jp）でアポイントメントをとり，個人研究室（ウェストウィング2階）に来てください．電子メールには，タイトル，学科，学年，氏名，学生証番号を明記すること．電話での質問には，応じられません．
【科目ナンバリング・カリキュラムマップはこちらから/Click here to see the Curriculum-Map and Course-Numbering】
URL:https://secure.ritsumei.ac.jp/students/pathways-future/course/curriculum.html/