2024年度/1BHB041100 (公大)

【月2】原子物理学 <後期>

光と原子の相互作用を例にとり、量子力学を現実の系に当てはめて使えるようになることを目指した科目である。磁場中のスピンを用いて、歳差運動、ラビ振動、および断熱遷移を紹介する。さらにアインシュタインの導入した自然放出と誘導放出の概念を復習し、共鳴における原子の光の吸収の起源を理解する。密度行列を用いてこれらの物理現象を統一的に扱う方法論を習得する。

担当教員氏名

井上 慎、堀越 宗一

科目ナンバリング

BHBPHY52033-J1 (公大)

授業管轄部署

理学研究科

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

1年 (公大)

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 (公大)

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

学生が磁場中のスピンの振る舞いを説明できる。学生が自然放出と誘導放出の違いを説明できる。学生が原子の共鳴光の吸収断面積を説明できる。

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	水素原子のエネルギー準位	シュレーディンガーの波動方程式
第2回	微細構造	スピンの合成
第3回	ラムシフト	相対論的量子論
第4回	共鳴のQ値	調和振動子
第5回	線幅と緩和時間	不確定性原理
第6回	ラビ振動	調和摂動
第7回	断熱遷移	エントロピー
第8回	原子と光の相互作用	摂動論
第9回	アインシュタインのA係数とB係数	レート方程式
第10回	自然放出	電磁場の真空ゆらぎ
第11回	吸収の断面積	球面波
第12回	遷移の飽和	ブロッホ方程式
第13回	選択則	角運動量の合成
第14回	3準位系	量子力学的干渉
第15回	レーザー冷却とボース凝縮	光子の運動量

成績評価方法

(1)磁場中のスピンの振る舞い、および原子と光の相互作用について、どれだけ説明できるようになったかについて評価を行う (2)レポート(100%)

(3)C(合格)となるためには磁場中のスピンの振る舞い、および原子と光の相互作用について、最低限の説明ができることが必要である。

履修上の注意

学部レベルの量子力学の知識を前提とする。

教科書

適宜、資料を配布する。

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参考文献

C.J.Foot, "Atomic Physics" (ISBN: 0198506961)

オフィスアワー

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