タイトル
     2023 年度 前期  理学部 物理学科 日英区分 :日本語 
  
統計力学Ⅰ
Statistical Mechanics Ⅰ
  
ナンバリング 科目分野
PHYS3131   理学部専門科目
担当教員(ローマ字表記)
  品岡 寛, 星野 晋太郎 [SHINAOKA Hiroshi, HOSHINO Shintaroh]
対象学生 対象年次 単位数
  3~ 2
必修・指定選択・選択の別 曜日時限 教室
必修 金3 理-8番講義室
科目群 講義番号
  R12148
クラス指定  
理学部物理学科
 
他との関連(関連項目)  
統計力学I演習(月4,5隔週)は本講義と一体のものとして受講すること。
量子統計力学は、素粒子物理学、宇宙物理学、原子核物理学だけではなく、量子エレクトロニクス、量子計算、機械学習など現代物理学のあらゆる分野の基盤になっている。
 
履修条件(授業に必要な既修得科目または前提知識)  
物理学科2年までの講義、特に熱力学、解析力学、量子力学Iを既習得であることが必須である。また、物理数学I,II、複素関数論、線形代数などの内容を身に着けていることが望ましい。
 
テーマ・副題  
統計力学の基礎
 
授業科目の到達目標  
量子力学と並んで現代物理学の基礎となる統計力学を理解し使えるようになること。統計力学I,IIを通じ、物性物理学はもとより素粒子論、宇宙物理学、原子核物理学などを学ぶためにも必要な統計力学ミニマムを身につける。
 
『ディプロマ・ポリシー』を含む学部・研究科・学科等の学修・教育目標との関連  
理学部ディプロマ・ポリシーにある「基盤的学問の素養と幅広い視野」を獲得するための科目である。
 
授業キーワード  
熱平衡状態、等重率の原理、カノニカル分布、分配関数、エントロピー、自由エネルギー、2準位系、調和振動子、空洞輻射、固体の比熱、ゆらぎ
 
授業の内容  
統計力学は、巨視的な系を構成する個々の粒子の運動を追いかけることなく、系全体を特徴づける量を統計的手法により求める方法を与える。Iでは統計力学の原理の導入から、簡単な系への応用を解説する。
 
授業の方法  
対面講義形式の授業です。
講義は、飛田名誉教授による講義ノートに沿って行うので、「講義ノートの該当部分の章に事前に目を通しておくこと」
http://pegui.la.coocan.jp/physics/statnote/kyokasho2017.pdf
 
事前準備学修・事後展開学修  
授業1回あたり合計4時間の事前準備・事後展開学修が目安となります。

なお、事前学修においては次回授業の内容を予習し、疑問点をピックアップしておいてください(2時間程度)。また、事後学修においては、重要ポイントを整理し、統計力学II演習の対応する問題に取り組んでください。(2時間程度)。
 
授業展開(スケジュール)  
第1回 ガイダンス、統計力学の考え方、大数の法則、中心極限定理
第2回 等重率の原理とミクロカノニカル分布、カノニカル分布
第3回 温度、分配関数、自由エネルギー、エントロピー
第4回 熱力学の関係式の統計力学による導出 + 小テスト
第5回 古典理想気体
第6回 2準位系
第7回 常磁性体
第8回 一般の磁性体 + 小テスト
第9回 ゴム弾性
第10回 調和振動子
第11回 固体の格子比熱、アインシュタインモデル
第12回 デバイモデル + 小テスト
第13回 空洞輻射
第14回 非平衡統計力学(ブラウン運動)
第15回 非平衡統計力学(分布関数)
第16回 期末試験
進度はずれることがある。
 
授業の詳細(履修登録学生のみ閲覧可)  
WebClassへ
 
成績評価の方法と観点  
小テスト (30%)、期末試験 (70%)に基づく。ただし、期末試験の得点率が4割未満の場合は不可とする。
 
成績評価基準  
埼玉大学単位修得の認定に関する規則に基づき、履修者が授業の到達目標をどれだけ達成したかに応じて以下の通り評価する。
「到達目標を超え、全般的に特に秀でている」 =GP:4 = S
「到達目標を超えており、部分的に秀でている」 =GP:3.5=A+
「到達目標を超えている」 =GP:3 = A
「到達目標に十分達しており、部分的に秀でている」 =GP:2.5=B+
「到達目標に十分達している」 =GP:2 = B
「到達目標に最低限達しており、部分的に B 以上の水準にある」=GP:1.5=C+
「到達目標に最低限達している」 =GP:1 = C
「到達目標に達していない」 =GP:0 = D
「到達目標の達成度を測る材料がない」 =GP:0=F
 
テキスト  
備考 特定の教科書は指定しない。
 
参考図書  
参考書1 ISBN
書名 統計力学I
著者名 田崎晴明 出版社 培風館 出版年
備考
参考書2 ISBN
書名 統計力学II
著者名 田崎晴明 出版社 培風館 出版年
備考
参考書3 ISBN
書名 多粒子系の量子力学から構築する新しい統計力学
著者名 佐宗哲郎 出版社 風詠社 出版年
備考
参考書4 ISBN
書名 統計力学
著者名 川村光 出版社 丸善 出版年
備考
参考書5 ISBN
書名 熱物理学
著者名 キッテル 出版社 丸善 出版年
備考
参考書6 ISBN
書名 大学演習 熱学・統計力学
著者名 久保亮五編 出版社 裳華房 出版年
備考
備考 その他、講義で紹介する
 
学生へのメッセージ  
統計力学はこれまで学んだ物理学の各科目に比べ、確率を基礎に置くので当てにならない学問のように思えるかもしれませんが、それが当てになるというところが面白いところです。最初はだまされたような気がするかもしれませんが、具体的に使ってみて面白さを感じ取ってください。
 
人数制限 ※詳細は「その他・備考」欄を参照してください。  
なし
 
連絡先(電話番号)  
07088194727
 
連絡先(メールアドレス)  
hoshino@mail.saitama-u.ac.jp
 
オフィスアワー  
授業期間中の毎週月曜日 13:00~14:30 および毎週金曜日 14:40~16:10
理学部1号館5階1529号室
希望に応じてZoomで対応することも可能です。
【出張・外勤予定:6月5日、7月31日(随時追加)】

 
連絡先(ホームページ、その他)  
 
関連ホームページ  
http://www.phy.saitama-u.ac.jp/~hoshino/
 
その他・備考  
 
ページの先頭へ