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
31625:物質科学(GF) 2023 秋セメスター 金2 理工学部 木村 健二 2

キャンパス

BKC

授業施設

コラーニングⅠ　３０２号教室

授業で利用する言語

日本語

授業の概要と方法

この講義では物質科学を物理的観点より解説します。先ず、物質を理解するうえで重要な熱の科学と電磁気学の概要を学びます。次いで、固体の物理的性質とその応用について、量子力学をベースに分かり易く解説します。また、宇宙と物質の創成について学ぶとともに、地球環境とエネルギー問題に関しても簡単に紹介します。　

受講生の到達目標

・熱と熱機関および熱力学第１・第２法則とは何かを理解する
・電気・磁気の現象は、どのように生起するのかを理解する。
・ミクロ世界で成り立つ量子論の基礎を理解し、それに基づく固体物性論の初歩を理解する。
・我々の住む地球とその成り立ち、太陽系と天の川銀河、宇宙の誕生と物質創成について理解を深める。
・地球環境とエネルギー問題について理解を深める。

事前に履修しておくことが望まれる科目

高校レベルの物理学の知識があれば理解できるように講義する予定であるが、物理科学1,2,3の履修は理解を深める上で望ましい。

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

※下記の授業スケジュールは、BCPレベル1～2を想定して記載しています

1

熱の科学 - 1

蒸気機関、熱と仕事、エネルギー、熱力学第 1 法則

2

熱の科学 - 2

カルノーの熱機関、ヒートポンプ

3

熱の科学 - 3

エントロピー、統計力学、熱力学第 2 法則と時間の矢、ボルツマン因子、自由エネルギー

4

電気と磁気 - 1

電荷とその源、自由電荷と束縛電荷、静電誘導、原子の接着材としての電子

5

電気と磁気 - 2

クーロン力、電場、ガウスの法則

6

電気と磁気 - 3

電位と電気的位置エネルギー、電気双極子、磁場を作るのは？ 磁石とは何か、磁化

7

電気と磁気 - 4

磁気双極子、電流の作る磁場－アンペールの法則、ビオ・サバールの法則、電流ループは磁石と等価、ローレンツ力、特殊相対性理論

8

電気と磁気 - 5

アンペール力、電磁誘導、ビオ・サバール則の微分形、マクスウェル方程式、変動する電磁場と電磁波

9

固体の物理学 - 1

固体・液体・気体、単結晶、多結晶、アモルファス、液晶、準結晶、結晶構造

10

固体の物理学 - 2

古典物理学の限界、波動性と粒子性、粒子の持つ波動性：Schrödinger 方程式、自由粒子、水素原子

11

固体の物理学 - 3

波の重ね合わせと水素分子、固体の結合形態、価電子帯と伝導帯、金属・絶縁体

12

固体の物理学 - 4

半導体、p-型、n-型半導体、p-n 接合、太陽電池と LED、メモリー

13

宇宙の誕生と物質創生

我々の住む世界、天の川銀河、ビッグバン・モデル、物質の創生

14

地球環境 - 1

科学技術の光と影、空気と水からパンを作る、原爆と原子力発電

15

地球環境 - 2

温暖化、エネルギー問題

授業実施形態

BCP停止の場合は、BCPレベル0～2の記載どおりに授業が行われます。
During the suspension period of BCP, classes will be as described in BCP levels 0-2.

【BCPレベル1の場合 / In the case of BCP level 1】
原則としてすべて対面にて実施します。
特別の事情により、対⾯での出席ができない学⽣のために、講義資料等を One Drive 上に掲載し、メールまたはmanaba+R を通じて案内する予定です。
【BCPレベル2の場合 / In the case of BCP level 2】
原則としてすべて対面にて実施します。
特別の事情により、対⾯での出席ができない学⽣のために、講義資料等を One Drive 上に掲載し、メールまたはmanaba+R を通じて案内する予定です。
【BCPレベル3~4の場合 / In the case of BCP level 3-4】
原則としてすべてWebにて実施します。URLはmanaba+R のコースニュースで指示します。

授業外学習の指示

講義日前日までに講義資料をmanaba+R で公開しますので、ダウンロードして目を通しておいてください。
講義で指示する課題を自分で解いてみることと復習は絶対必要です。
分からないところは、講義中に直接質問するか、Manaba+R の掲示板にスレッドを開設しますので、そこに質問を投稿しても対応します。
どうしても授業中や掲示板で質問しにくい場合は、メールで問い合わせてください。
メール・アドレス：kimura.kenji.62x@st.kyoto-u.ac.jp　

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

授業期間内に4回程度レポート課題を与え成績を評価する。
授業中になされた質問およびmanaba+Rの掲⽰板（スレッド）に投稿された講義に関する質問は、内容によって平常点として加点します。ただし、単に加点のみを⽬的とする質問には加点しません。
また、対面授業中に行う質疑応答に答えた場合も答えの内容によって平常点として加点します。
なお、出席状況を平常点に加えることもあります。

【BCPレベルが３～４になった場合】
BCPレベルが３～４になった場合においても成績評価方法は変更しない。

成績評価方法(備考)

レポートの課題および提出方法については、その都度指示します。
授業期間内に課されたレポートと、平常点によって成績評価を行う。
レポートは本来は自分一人で調べながら取り組むことが好ましいが、他の学生と議論しながら取り組んでも問題はないものとする。ただし、その際にはコロナウィルスに罹患しないようインターネットを経由するなど十分気を付けて行ってください。
当然のことながら、他人のレポートを複写したものを提出してはならないし、複写させてもならない。不自然に同じ内容のレポートを見つけた場合には当人に連絡を行う場合がある。レポートの複写が判明した両者については、原則的に立命館大学の処罰規定に従って対処する。

【BCPレベルが３～４になった場合】
BCPレベルが３～４になった場合においても成績評価方法は変更しない。

受講および研究に関するアドバイス

　分からないことがある場合、WEBの活用も一つの方法です。

教科書

教科書(使用頻度、その他補足)

　教科書はありません。

参考書

書名 著者 出版社 ISBNコード 備考
キッテル 固体物理学入門 上 Charles Kittel 丸善株式会社 9784621076538 授業よりも少し高度な内容ですが、物質科学をより詳しく学びたい人に適した参考書です。
基礎物理学 原 康夫 学術図書出版 9784780610420 授業では、物質科学の理解に必要な熱力学や電磁気学の初歩も学びますが、それらの理解に役立つと思います。

参考書(使用頻度、その他補足)

授業で紹介していきます。

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

manaba+R

備考


【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/