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
32670:[2025 春セメスター]原子分子の物理学(T2) 2025 春セメスター 火2 理工学部 滝沢 優 2

キャンパス

BKC

授業施設

コラーニングⅠ 402号教室

授業で利用する言語

日本語

授業の概要と方法

原子・分子は私たちの身の回りにある物質の構成要素である。物質で生じる物理現象を理解するためには、原子ひとつひとつの状態を詳しく理解する必要がある。本講義では、量子力学に基づいて、原子中の電子状態について学び、それを基礎として、分子の結合状態や物質の状態についての理解を目指す。

受講生の到達目標

(1)原子における電子のエネルギーと状態の求め方を説明し、原子軌道を図示できる。
(2)分子のエネルギーと状態の求め方を説明し、分子軌道を物理的に予想することができる。

事前に履修しておくことが望まれる科目

力学1、力学2、力学3、電磁気学1、電磁気学2、量子力学1、物理数学1、物理数学2 、計算物理学1、計算物理学2、統計熱物理学1、物質科学

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2-14回に+R授業を実施。詳細はmanaba+Rを参照。

1

原子から組み立てよう!

授業の到達目標、進め方、成績評価方法など、量子力学

2

原子って何?

原子核、電子、寿命とエネルギー幅、ローレンツ関数、ガウス関数

3

1番、水素原子、原子のカタチ?

水素原子の固有エネルギーと固有状態、量子数(n,l,m)、原子軌道、水素様原子

4

磁石になる原子

電子スピン、反対称性、パウリの原理、スレイター行列式、電子配置、周期表、フント則

5

色付く原子

配位子場、摂動、励起状態、項の記号

6

分子って何?

水素分子、断熱近似、原子価結合法、分子軌道法、原子軌道線形結合、変分法、永年方程式、結合・反結合状態(軌道)

7

酸素分子は磁石に引き付けられる

等核2原子分子、O₂、N₂、σ結合、π結合

8

原子が違っても結びつく分子

異核2原子分子、HF、CO、σ軌道、π軌道、π*軌道、σ*軌道

9

分子はまわる、ゆれる

2原子分子の回転と振動、回転の量子化、振動の量子化

10

水分子のカタチ

3原子分子、H₂O 、CO₂ 、スレーター・コスターのパラメータ、ウォルシュのダイアグラム

11

アンモニア分子のカタチ

4原子分子、NH₃、対称性、対称操作、点群、群論、既約表現、指標の表

12

二重結合、三重結合って何?

多原子分子、エタン、エチレン、アセチレン、混成軌道、混成軌道と分子軌道との関係

13

輪で共有

多原子分子、ベンゼン、HOMO、LUMO

14

分子はゆれうごく

多原子分子の振動、自由度、赤外活性とラマン活性

授業実施形態

対面実施

授業外学習の指示

復習をしっかりすること。

成績評価方法

種別 割合(%) 評価基準等
定期試験(筆記) 55

受講生の到達目標すべてに対応して、原子や分子における電子のエネルギーや状態を物理的に説明できるかを評価する。

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)
45

受講生の到達目標すべてに対応して、毎回、その回の授業内容に関係する小テストやレポートを出題する。理解度に応じて、0~3点で評価する。10回以上の授業に出席して小テストやレポートに回答した者のみ成績評価対象とする。

成績評価方法(備考)

対面で行う試験が実施出来ない場合は、代替的な措置としてmanaba+Rでの小テストやレポートで評価する。

受講および研究に関するアドバイス

目に見えない小さい世界のことだが、物理的に考えてみましょう。

教科書

教科書(使用頻度、その他補足)

特になし

参考書

書名 著者 出版社 ISBNコード 備考
強相関物質の基礎 原子、分子から固体へ 藤森 淳 内田老鶴圃 4-7536-5624-1 第2章と第3章の内容の一部を参考にする
量子物理化学 大野 公一 東京大学出版会 4130621211
バーロー物理化学 Gordon M.Barrow著 ; 大門寛, 堂免一成訳 東京化学同人 4807905031
The Organic Chemist's Book of Orbitals W.L. Jorgensen, L. Salem 分子軌道の3次元図を参考にする。電子書籍で見ることができる。

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

学生との直接対話

備考


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