2023年度/3T12195001 (市大)

【木4】固体物理学Ⅰ <前期>

材料科学の基礎となる，①結晶固体の結晶系と基本的な結晶構造，②逆格子とX線や電子線の回折，③固体の凝集力の起源，④格子振動（フォノン）と格子比熱，⑤固体中の自由電子とバンド理論，などに関する基礎知識を得る。

担当教員氏名

福田 常男

科目ナンバリング

TMAPL3301 (市大)

授業管轄部署

工学部

授業形態

講義

開講キャンパス

杉本

開講区分

週間授業

配当年次

3年 (市大)

注意: 配当年次は学部・学科によって異なる場合があるので、UNIPAで確認してください。

単位数

2単位 (市大)

注意: 実際の単位数は学部・学科によって異なる場合があるので、必ずUNIPAで確認してください。

到達目標

①結晶系とその対称性に関する基本的な知識，②逆格子ベクトルの求め方と構造因子からＸ線や電子線の回折強度の導出，③固体の凝集力の起源と凝集エネルギーの算出，④フォノンの分散関係と格子比熱の求め方，⑤自由電子に基づくモデル系でのバンド計算などを理解できるようにすること。

各授業回の説明

授業	授業内容	事前・事後の学習内容
第1回	結晶構造：結晶格子と結晶の対称性	事前学習：教科書の該当箇所を読んで理解する 事後学習：演習課題（レポート）の作成
第2回	結晶構造：結晶系と結晶構造	事前学習：教科書の該当箇所を読んで理解する 事後学習：演習課題（レポート）の作成
第3回	逆格子と波数空間：逆格子とブリルアン・ゾーン	事前学習：教科書の該当箇所を読んで理解する 事後学習：演習課題（レポート）の作成
第4回	逆格子と波数空間：結晶による波の散乱	事前学習：教科書の該当箇所を読んで理解する 事後学習：演習課題（レポート）の作成
第5回	逆格子と波数空間：回折条件と原子散乱因子・結晶構造因子	事前学習：教科書の該当箇所を読んで理解する 事後学習：演習課題（レポート）の作成
第6回	固体の結合力：化学結合の起源と凝集エネルギー	事前学習：教科書の該当箇所を読んで理解する 事後学習：演習課題（レポート）の作成
第7回	格子振動：１次元単原子格子の熱振動	事前学習：教科書の該当箇所を読んで理解する 事後学習：演習課題（レポート）の作成
第8回	格子振動：２原子格子の固有振動と光学モード	事前学習：教科書の該当箇所を読んで理解する 事後学習：演習課題（レポート）の作成
第9回	格子の熱的性質：格子比熱とアインシュタインモデル、デバイモデル	事前学習：教科書の該当箇所を読んで理解する 事後学習：演習課題（レポート）の作成
第10回	格子の熱的性質：フォノンによる熱伝導	事前学習：教科書の該当箇所を読んで理解する 事後学習：演習課題（レポート）の作成
第11回	固体内の自由電子：フェルミ気体と電子比熱	事前学習：教科書の該当箇所を読んで理解する 事後学習：演習課題（レポート）の作成
第12回	固体内の自由電子：電気伝導と熱伝導	事前学習：教科書の該当箇所を読んで理解する 事後学習：演習課題（レポート）の作成
第13回	固体内の自由電子：フェルミ気体と電子比熱	事前学習：教科書の該当箇所を読んで理解する 事後学習：演習課題（レポート）の作成
第14回	エネルギーバンド：ほとんど自由な電子の近似理論	事前学習：教科書の該当箇所を読んで理解する 事後学習：演習課題（レポート）の作成
第15回	エネルギーバンド：強く束縛された電子の近似理論	事前学習：教科書の該当箇所を読んで理解する 事後学習：演習課題（レポート）の作成
第16回	定期試験

成績評価方法

定期試験の成績（70%)と毎回提出するレポート（30%)で評価する。

履修上の注意

復習が大切。毎回の講義内容をしっかり理解しておくように。

教科書

教科書：「初歩から学ぶ固体物理学」矢口裕行(講談社)

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参考文献

参考書：「固体物理学」〔改訂新版〕H.イバッハ.H.リュート(丸善出版)

オフィスアワー

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教員への連絡方法（メールアドレス等）

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その他

毎回レポート（演習課題）を課します。