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講義概要/Course Information
2020/04/28 現在

科目基礎情報/General Information
授業科目名
/Course title (Japanese)		 計算物理学特論
英文授業科目名
/Course title (English)		 Computational Physics
科目番号
/Code
開講年度
/Academic year		 2020年度 開講年次
/Year offered		 全学年
開講学期
/Semester(s) offered		 後学期 開講コース・課程
/Faculty offering the course		 博士前期課程、博士後期課程
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Ⅱ
開講学科・専攻
/Cluster/Department		 基盤理工学専攻
担当教員名
/Lecturer(s)		 大淵　泰司
居室
/Office		 東6-516(大淵)　東6-528(森下)
公開E-Mail
/e-mail		 ohfuti@pc.uec.ac.jp
授業関連Webページ
/Course website		 http://www.edu.cc.uec.ac.jp/~oa105010/cp/ (大淵)
更新日
/Last updated		 2020/03/19 14:26:34 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
/Topic and goals		 かなり成熟した学問である物理学においては計算物理学は実験物理学、理論物理学に並ぶ第3の手法として認識されている。授業では電磁気学における問題を中心としながら、場の局在状態、周期系における固有モード（バ ンド構造）、散乱問題の解析など、場を扱う分野で共通する基礎的かつ一般的 な手法について学ぶ。いくつかの課題について取り組み、アルゴリズムを理解するとともに可視化の基礎技術も含めて数値計算の手法を身につける。

・授業の概要
電磁気学の知識の確認から始め、並進対称性やその他の対称性の取り扱い（固体物理、群論および表現論）を経た後、周期系のフォトニックバンド構造および欠陥による局在状態とこれらの数値的解析について学ぶ。さらに一般的な電磁波の散乱問題を扱うFinite-Difference Time-Domain methodについて学ぶ。また周期系に対しては極めて有利な波数空間での散乱行列法について学ぶ。計算の手法を身につける。

In physics which has been already established, computational physics is recognized as the third approach in addition to experimental and theoretical physics which are classical approaches.  By choosing topics in electromagnetism, the course aims to give basic and general knowledges of techniques, such as analyses of localized states, eigenmodes in periodic systems (band structures), and scattering problems, which are common in the research fields which treat fields (electronic, electromagnetic, etc).

Outline
Starting with basics of electromagnetism, treatment of translational symmetry and other symmetries with group theory and then theoretical and numerical analysis of photonic band structures in periodic systems and localized states due to breakdown of periodicity are given.
Finite-Difference Time-Domain method as general numerical method is also given.
Scattering matrix method is also given, which turns out to have benefit in the scattering problem of electromagnetic waves by periodic systems.
前もって履修
しておくべき科目
/Prerequisites		 物理系専門科目およびコンピュータ演習
前もって履修しておくこ
とが望ましい科目
/Recommended prerequisites and preparation		 物理系専門科目
教科書等
/Course textbooks and materials		 Photonic Crystals, J.D.Joannopoulos et al. (Princeton Univ. Press) 1995
Computational Electrodynamics, A. Taflove, (Artech House)  1995
授業内容と
その進め方
/Course outline and weekly schedule		 英語タイプ I:Ba

第１回：複数の誘電媒質中の電磁気学
第２回：対称性と群論的考察
第３回：１次元フォトニック結晶
第４回：２次元フォトニック結晶（１）
第５回：２次元フォトニック結晶（２）
第６回：３次元フォトニック結晶（１）
第７回：３次元フォトニック結晶（１）
第８回：欠陥と局在状態
第９回：FDTD法（１）
第１０回：FDTD法（２）
第１１回：FDTD法（３）
第１２回：FDTD法（４）
第１３回：FDTD法（５）
第１４回：散乱行列法（１）
第１５回：散乱行列法（２）

1. Electromagnetism in composits of dielectric materials
2. Sysmetry and group theretical consideration
3. One-dimensional photonic crystals
4. Two-dimensional photonic crystals(1)
5. Two-dimensional photonic crystals(2)
6. Three-dimensional photonic crystals(1)
7. Three-dimensional photonic crystals(2)
8. Defects and localized states
9. FDTD method(1)
10. FDTD method(2)
11. FDTD method(3)
12. FDTD method(4)
13. FDTD method(5)
14. Scattering matrix method(1)
15. Scattering matrix method(2)
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）
/Preparation and review outside class		 きちんと復習を行うこと。
成績評価方法
および評価基準
（最低達成基準を含む）
/Evaluation and grading		 課題に対するレポートによって評価を行なう。
提出されたレポートの数と内容によって評価を行なう。
最低、６割の課題に対するレポートを提出すること。
Grading is according to the number of the reports and their quality.
At least 60% of total reports is required.
オフィスアワー：
授業相談
/Office hours		 授業終了後。
別の時間についてはmail等でアポイントメントを取ること。
学生へのメッセージ
/Message for students		 理工系大学の使命は、社会に一人前の技術者を送り出すことであり、大学院の使命は一人前の研究者を送り出すことです。一人前の研究者とは、研究の発案能力、問題設定と解答発見能力、文献調査方法の熟達、研究実施の行動力、結果の解析能力、presentation能力が備わった者のことだが、そのように成長できるように、自覚を持って学んで下さい。
その他
/Others		 無し
キーワード
/Keyword(s)		 計算物理学