最終更新日：2006.2.21
物理学IIB
第２年次 前学期 電気工学コース 選択必修 ２単位
１．目的 (物理学IIA,IIBのシラバスに記載)
自然現象に対する物理的なも
のの見方、考え方、すなわち、物理の原理・法則性
の認識と法則の定量的な取り扱い方を会得させ、物理学の理工学への多岐にわたる
応用のための基礎的知識を習得させる。「物理学II」では、電磁気学、現代物理学
（相対論、量子論）の基本的で重要な部分を、その定量的表現のために数学を駆使
する。必要な数学的知識・手法は必要に応じて教授するが、特にベクトル解析（編）
微分方程式の分野についても詳細に講義する。
２．授業計画（予定）と参考資料ファイル
電気工学科は1年次において「電磁気学IA」,「電磁気学IB」を履修(必修）済み
であり、引き続き、電気工学コースでは2年前期「電磁気学IIA」, 2年後期「電磁
気学IIB」」を履修することになっている。このような履修履歴を考慮して、本講義
を行う。
解説：物理学における文字と、文字式の意味 2006.2．21
（電磁波とその性質）
電磁気学法則の微分形とマックスウエル方程式
例題：電磁波の性質
例
題：マックスウエル方程式から電磁波方程式の導出１
例
題：マックスウエル方程式から電磁波方程式の導出2
（特殊相対論）
１）光速一定の原理、相対性原理とローレンツ変換
ロー
レンツ変換および逆変換
２）相対論的運動学
ローレンツ収縮、同時性概念の相対性、時間の遅れ、速度合成則
物理情報伝達速度上限としての光速度、
カー
ナビの原理（ＧＰＳ）と相対論
例
題：2つ事象の時間差（１）
例
題：2つ事象の時間差（２）
例
題：飛行機の時間の遅れ
例
題：走行中の粒子の平均寿命
例
題：μ粒子の寿命と走行距離（１）
例
題：μ粒子の寿命と走行距離（２）
例
題：電子間の相対速度（１）
例
題：電子間の相対速度（２）
３）相対論的力学（１）
4次元時空、固有時、4元ベクトル（位置、速度、加速度、力）
4元運動方程式
相対論的力学（２）の要約
質量の速度依存性(静止エネルギー他）
運動量・エネルギーの変換式、
エネルギーと運動量の関係、質量欠損と結合エネルギー
例題：太陽の放射エネルギーと質量消滅
例題：磁場中の荷電粒子の運動
説明：水素原子における質量欠損と結合エネルギー
例
題：電子の半径の推定
例
題：ドップラー効果と速度計測
相
対論と電磁気学
（参考） 相対論的アプローチ導入によるクーロン力の変換(修正）
「静止」している試験電荷に働く電気力
例
題;「静止」している試験電荷に働く電気力（１）
例
題;「静止」している試験電荷に働く電気力（２)
例
題;「静止」している試験電荷に働く電気力（３）
（参考） 「運動」している試験電荷に働く電気力
（狭義の）ローレンツ力の導出
例
題：「運動」している試験電荷に働く電気力（１）（pdfファイル）
例
題：「運動」している試験電荷に働く電気力（２）（pdfファイル）
例
題：「運動」している試験電荷に働く電気力（３）（pdfファイル）
（参考）電流がなぜ磁場を生じるか（磁場の相対論的意味）
（参考）電流が動いている電荷に及ぼす磁気的な力、電流間の磁気的力の導出
（参考）電場と磁場の変換性
電場と磁場の同等性、電磁誘導法則の相対論的意味
マックスウェル方程式、電磁波の波動方程式のローレンツ変換性
電磁気学法則の相対論的定式化
（量子力学入門）
１）黒体放射のプランク公式とエネルギー量子仮説
２)光電効果と光子の理論
例題：照射光中の光子数 2006.2.7 new !
３)コンプトン散乱
例題：コンプトン散乱（１）
４）ボーアの水素原子模型
５）ド・ブローイ波
説明：ド・ブローイ波
例題：TVのブラウン管中の電子のド・ブローイ波長
例題：ド・ブローイ波と群速度 2006.2.7 new
例題：ド・ブローイ波と微小粒子の観測 2006.2.7 new
６）不確定性関係
例題：水素原子における不確定性関係の役割
７)シュレディンガー方程式と波動関数の確率解釈
８）無限量子井戸型ポテンシャルに対するシュレディンガー方程式の解法
−波動関数の境界条件と量子化ー
例題：無限量子井戸型ポテンシャル（１）
例題：無限量子井戸型ポテンシャル（２）
例題：無限量子井戸型ポテンシャル（３） ２００６．２．７new !
例題：無限量子井戸型ポテンシャルの状態遷移の電磁波の波長
２００６．２．８ new !
９）ポテンシャル障壁とトンネル効果
例題：階段型ポテンシャル障壁への入射(エネルギーが低い場合）
例題：階段型ポテンシャル障壁への入射(エネルギーが高い場合）
例題：矩形ポテンシャル障壁への入射(１）
例題：矩形ポテンシャル障壁への入射(２）
３．評価方法
中間試験(30%)、期末試験(40%), レポート(30%)によって総合的に評価する。
訂正します。（２００６．２．８）
（誤り、
取り消し） 「後半レポート課題：締め切り 2月
17日（金）17時
研究室前
の引き出しに入れていますので、各自確認して下さい。」
後半レポートは以前、授業中に指示した内容で、２月８日（水）締め切りでした。
４．履修上の注意
本講義が十分理解できるためには、物理学IA, 物理学IB、物理学IIA
の科目を修得していることが望ましい。
５．教科書・参考書（教科書１、参考書２以下の予定）
１) 原 康夫「物理学の基礎（第3版）」（学術図書出版社）
（図書分類番号：)