統計力学
| 開設大学 | 豊田工業大学 |
|---|---|
| 科目コード | 263003 |
| 担当教員 | 神谷 格（教授） |
| 学年配当 | 3年 |
| 単位数 | 2単位 |
| 曜日 | 水曜 |
| 開講期間 | 前期 |
| 実施形式 | 対面 |
| 開講時間割１ | 2限 10:30 ～ 12:00 |
| 教室 | 未定 |
| 履修条件 | 条件は特には定めないが、学部1，2年レベルの熱力学を履修していて、微積分、量子力学の基礎がある事が講義を理解する上で欠かせない。統計学については高校数学のレベルを求める。 |
| 募集定員 | 10 |
| 募集時期 | 4月 |
| 開講期間 | 4/6～8/1 |
| 講義概要 | 【授業の目的・方針】 統計力学は熱力学の理論的裏づけを行っている学問であり、また電磁気学・量子力学と共に物性物理学の柱の一本である。光・電子物性の微視的現象を議論するための基礎的な手法を習得すると共に、マクロな現象との繋がりを体得する。統計力学の基本原理を押さえる事に主眼を置きながら、数学的な取り扱い・物性物理学との関連も学ぶ。 【授業計画】 1. 統計力学の基礎： 確率と統計、熱力学と統計力学 ・・・・・・第１章 2. 〃 ： 統計力学の考え方、量子状態、状態数、等確率の原理とエントロピー、スターリングの公式 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・第１章 3. 〃 ： エルゴード仮説、理想気体 ・・・・・・・・・第１章、第２章 4. ミクロカノニカル分布とエントロピー： 量子状態、状態数、ボルツマン定数の導出 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・第２章 5. 〃 ： ボルツマン分布、平均自由行程、理想気体の速度分布 ・第２章 6. カノニカル分布と自由エネルギー： カノニカル分布、エネルギーのゆらぎ、分配関数 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・第３章 7. カノニカル分布と自由エネルギー、古典統計力学の近似： 自由エネルギー、量子論と古典論 ・・・・・・・・・・・・・・・・第３章、第４章 8. 古典統計力学の近似： 古典統計力学、エネルギー等分配則、不完全気体・・・第４章 9. 低温と量子効果： 熱力学第三法則、磁性体のエントロピー ・・第５章 10. 〃 ： ２原子分子気体、空洞放射、固体の格子振動、比熱 ・第５章 11. 開いた系と化学ポテンシャル 開いた系、化学ポテンシャル、相平衡 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・第６章 12. 〃 化学平衡、グランドカノニカル分布・・・・・・・・・・・第６章 13. フェルミ統計とボース統計 フェルミ粒子とボース粒子・・・・第７章 14. 〃 理想フェルミ気体・・・・・・・・・・・・・・・・・・・第７章 15. 〃 理想フェルミ気体、理想ボース気体・・・・・・・・・・・第７章 16. 定期試験 |
| テキスト･参考文献 | テキスト：長岡洋介著「統計力学」（岩波書店）2021年 ISBN 978?4?00?029909?1 参考文献： (1)岡部 豊著「統計力学」（裳華房）2000年 ISBN 4?7853?2095?8 (2)久保亮五著「大学演習 熱学・統計力学」（裳華房）1998年 ISBN 4?7853?8032?2 (3)都筑卓司著「なっとくする統計力学」（講談社）1993年 ISBN 4?06?154502?7 |
| 試験・評価方法 | 定期試験85%、宿題・演習15%（変更する場合がある） |
| 別途必要な経費 | なし。 |
| その他特記事項 | 予習、復習を徹底し、適宜質問する事。 利用教科書は良くまとまった、物性物理と関連した基礎的内容が一通り網羅された良い書籍である。ただ科目の特性上、数学の自学が欠かせない。授業中補足説明はするが、授業に先立ち参考書3を、また、演習書として2を読む事を強く勧める。 更に、講義ノートをGoogle Classroomで公開するので、必ず予習をする事。 *授業・試験は原則全て対面で行う。 |
| 科目名（英語） | Statistical Mechanics |
| 使用言語 |
