シラバス参照

講義概要/Course Information

2024/05/03 現在

科目基礎情報/General Information

授業科目名 /Course title (Japanese)	固体物性論基礎
英文授業科目名 /Course title (English)	Fundamentals of Solid State Physics
科目番号 /Code
開講年度 /Academic year	2019年度	開講年次 /Year offered	全学年
開講学期 /Semester(s) offered	前学期	開講コース・課程 /Faculty offering the course	博士前期課程
授業の方法 /Teaching method	講義	単位数 /Credits	2
科目区分 /Category	大学院専門教育科目 - 専門科目Ⅰ
開講類・専攻 /Cluster/Department	基盤理工学専攻
担当教員名 /Lecturer(s)	阿部　浩二
居室 /Office	東6-436
公開E-mail /e-mail	abe@uec.ac.jp
授業関連Webページ /Course website	なし
更新日 /Last update	2019/03/13 18:53:36	更新状況 /Update status	公開中 /now open to public

講義情報/Course Description

主題および 達成目標（2,000文字以内） /Themes and goals（up to 2,000 letters）	物性物理学において使われている群論とその応用に関する入門として、固体物理における対称操作、空間群の結晶学的基礎からはじめ、群の表現、基底関数の概念を学ぶ。群論の応用に関して格子振動・分子振動の規準振動の分類、射影演算子を用いた基底関数の導出、赤外・ラマンの選択則を理解する。ランダウの自由エネルギーを用いた，相転移の現象論を学ぶ。 As an introduction to the group theory and its application in solid state physics, based on the crystallography students study symmetric operations basis of space group, expression of groups, basis functions, its orthogonality in solid physics. With regard to the application of group theory, students learn the classification of the normal vibration of lattice molecular vibration, the derivation of basis function using a projection operator, selection rule of Raman and infrared and learn the phenomenology of phase transition using Landau's free energy. 【到達目標】　 1) 群の表現と指標の概念を理解し直交定理を用いて簡約が出来る。 2) 簡単な分子の分子振動及び結晶の格子振動の解析が出来、ラマン及び赤外の選択則を議論出来る。 3) ランダウの自由エネルギーを用いて，固体の相転移を議論する。 【Student learning outcome】 At the end of this course, students will be able to: 1) Have an understanding of concepts of group expressions and character and using orthogonal theorem, work on reduction 2) Analyze molecular vibration of simple molecule and lattice vibration of crystal, discuss the selection rule of Raman and infrared. 3) Discuss the phase transition of the solid using Landau's free energy. Topics" Analysis of molecular vibration / lattice vibration, selection rule of light absorption / scattering spectroscopy, free energy of Landau, phase transition of solid
前もって履修 しておくべき科目（1,000文字以内） /Prerequisites（up to 1,000 letters）	固体物理工学（結晶学） Solid state physics (crystallography) 熱統計力学 Thermal statistical mechanics
前もって履修しておくこ とが望ましい科目（1,000文字以内） /Recommended prerequisites and preparation（up to 1,000 letters）	線形代数学第一、第二 Linear algebra 1,2
教科書等（1,000文字以内） /Course textbooks and materials（up to 1,000 letters）	教科書：特に定めない。 Textbook：None required 参考書: Reference book: ・物性物理学のための群論入門：中村輝太郎、沢田昭勝訳　倍風館 ( Introduction to Group Theory with Applications : G.Burns)　 ・物性物理／物性化学のための　群論入門　小野寺嘉孝　裳華房　(in Japanese) ・応用群論：犬井鉄郎、田辺行人、小野寺嘉孝　裳華房（in Japanese)
授業内容と その進め方（2,000文字以内） /Course outline and weekly schedule（up to 2,000 letters）	【授業は英語タイプⅡで行う】This course will be conducted in English type Ⅱ 授業は以下の項目に沿って進めていく。適宜，資料としてプリントを配布する。 Classes will proceed according to the following items. Optionally,distribute prints as materials. 第１回　結晶格子と対称要素 1.Crystal lattice and Symmetry 第２回　３２の結晶点群，ステレオ投影 2.The 32 Point Group and Stereo Projection 第３回　群の概念（群の定義） 3.Concepts of group theory(Basic Definitions of Group)   第４回　有限群の行列表現（表現、規約表現、可約表現） 4.Matrix Representations of Finite Groups:(Representations, Irreducible and Reducible -Representations)   第５回　行列表現の指標（規約表現の指標の性質、指標表） 5.Characters of Matrix Representations(Properties of Irreducible Representations,Character Tables)   第６回　大直交定理（基底の直交性、可約表現の簡約） 6.The great orthogonality theorem (GOT)(Orthogonality of Basis,Reduction of Reducible Representations) 第７回　分子を例にした，可約表現の簡約の演習 7.Practice for Vibrations in Molecules 第８回　分子振動と格子振動への応用（因子群解析、射影演算子） 8.Applications to Molecular and Lattice Vibrations(Factor Group Analysis, Projection Operators) 第９回　分子を例とした，分子振動の解析演習 9.Factor Group Analysis for Molecular Vibrations 第１０回　結晶格子を例とした，格子振動の解析演習、赤外，ラマン分光の選択則 10. Factor Group Analysis for Lattice Vibrations and Selection rules for Infra-red and Raman Spectroscopy 第１１回　分子軌道法による分子の電子状態 11. Electronic state of molecule by  molecular orbital method 第１２回　外場による対称性の破れと結晶場の分裂 12. symmetry breaking by applied field abd crystal fiield splitting 第１３回　Landauの現象論と自由エネルギー 13. Landau's phenomerologycal theory and free energy 第１４回　現象論による１次，２次相転移のおける秩序変数と感受率 14. Order parameter and suceptibility of first order and second order phase transition in phenomenoligical theory 第１５回　試験　とその解説 15. exams and it's explanation
実務経験を活かした 授業内容 (実務経験内容も含む) /Course content utilizing practical experience
授業時間外の学習 （予習・復習等）（1,000文字以内） /Preparation and review outside class（up to 1,000 letters）	【予習・復習等について】(prepare and review) 　この授業では固体物理学の基礎的な概念や知識が必要です。例えば、対称操作による原子の位置の移変わりを理解すること。具体的な例に対して自ら演習を繰り返すことで講義内容が理解できるようになります。 　In this course, students are required the basic of solid state physic and symmetry of crystal. By repeating exercises on specific examples, you will be able to understand the content
成績評価方法 および評価基準 （最低達成基準を含む） （1,000文字以内） /Evaluation and grading （up to 1,000 letters）	レポート課題30%と試験70%の割合で評価する。 Student's course score are based on report(30%) and final exmam(70%). 【最定達成基準】（Maximum Success Criterion） １）分子の対称性と群の概念（群の分類）が説明できる。 1．Explain symmetry of molecule and the concept of group(classification of group. ２） 規約表現と表現行列が説明出来る。 Explain irreducible and representation matrix. ３） 大直交定理を用いて因子群解析を行えるか。 Do the factor group analysis using the great orthogonallity theorem. ４）赤外・ラマンの選択則を議論できるか。 Disscuse a selection rule of infra red and Raman ５） ランダウの自由エネルギーを用いて，１次，２次の相転移を説明することが出来る。 Explain 1st and 2nd order phase transition by the Landau's free energy. 以上を合格基準として，試験とレポートで総合的に評価する。 Grades should be evaluated comprehensively by exam and report with the acceptance criteria above.
オフィスアワー： 授業相談（1,000文字以内） /Office hours（up to 1,000 letters）	日時(date & time)：火曜日18:00-19:00 (Tuesday 18:00-19:00) 場所(location)：東６－４３６号室(Room number 436. E6) 上記の時間に都合が付かない場合には、メール等で約束を取ってください。 or, e-mail for an appointment.
学生へのメッセージ（1,000文字以内） /Message for students（up to 1,000 letters）	群論の入門の範囲では電磁気学、統計力学、量子力学の専門的な知識がなくても結晶学と座標変換等の数学的な知識があれば理解できます。　 In the field of introductory group theory you can understand if there is mathematical knowledge such as crystallography and coordinate transformation without special knowledge of electromagnetics, statistical mechanics, quantum mechanics of the classes.
その他 /Others	なし (None)
キーワード /Keywords	分子の対称性、点群、空間群、指標、規約表現、表現行列、大直交定理、因子群、選択則、配位子場、分子軌道，ランダウの現象論，自由エネルギー (symmetry, point group, space group, character, irreducible representation,  representation matrix, great orthogonal theorem, factor group, selection rule, crystal field, molecular orbital, Landau's phenomenological theory, free energy.