入門物理学 B 2017/9/21
入門物理学 B
第1回 イントロダクション (9/21)
・自己紹介・連絡先・講義 URL ・注意事項・成績評価など
・スケジュール (講義概要) 次回 (9/28) 光の反射と屈折
法政大学 市ヶ谷リベラルアーツセンター兼任講師 福川 賢治
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入門物理学 B 2017/9/21
自己紹介
1984年生まれ (32 歳) 略歴
2003 年 京都大学入学 以降 9 年間京都で過ごし、博士 (理学) 取得 2012 年 理研 特別研究員
2013 年 イタリア Catania でポスドク 2015 年 阪大でポスドクをしながら、
大阪工業大学の非常勤講師 (物理学実験)
2016 年から現在 工学院大学学習支援センター講師 (法政大学兼任講師) 専門分野: 原子核理論 (核力、中性子星) 趣味：カラオケ
オフィスアワー・連絡先
1. 授業期間中の木曜日 BT ８階 0813 号室 (一番奥の部屋) 15:10 から1時間半程度
2. その他の時間は基本的に e-mail で随時受け付けます。 連絡先: [email protected]
3 日後には返信するので、それまでに返信がない場合は申し訳ないですが、 もう一回連絡してください。
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講義情報の URL
私の個人 HP (https://sites.google.com/site/kfukukawa00/hosei2017) に講義ノート、スライド・レポート(問題・解答) のPDF、
その他のアナウンスをアップロードするので、 随時 (週 1 回位) チェックしてください。
昨年のノート
(https://sites.google.com/site/kfukukawa00/hosei2016) 授業を受ける際の注意事項
1. 試験における不正行為は厳に慎んでください。
2. 講義中の私語は慎みましょう。ゆっくり授業を行いたいと思いますので、 質問はいつでも構いません。
3. 食事は控えてください。
水分補給等は周囲に迷惑のかからない範囲で自由に行ってください。 トイレ等は自由にいってください。
4. スマートフォン・携帯電話はマナーモードでお願いします。
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授業の流れ
15分 ̶ 20分 前回のフォロー
20分 ̶ 80分 講義・動画・問題演習など 講義はスライドを中心に行う。
問題演習を授業中に行う (10 題程度 ?)。
80 分 ̶ 授業アンケート (基本的には何でも OK) 持参物として推奨するもの ノート・電卓
課題レポートについて
1. レポートは、簡単な計算問題・講義で扱えなかったことを 中心に取り扱います。
(シラバスには 2 回と書きましたが、1回にします。 11月の上 - 中旬頃に出す予定)
※ レポートは授業時に回収する。授業に出席できない場合は、 ファイルを連絡用メールアドレスに送ってください。
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評価について
1. 成績評価は基本的にテスト (80%) で行います。
・テスト問題は、記述式問題とその他の問題 (簡単な計算問題、知識問題) を予定。
詳細は近づいたら発表する。
・必要な数学の公式は書きます。
・試験時のやむを得ない欠席については (病気、事故、忌引、大会出場等) 追試験について学部事務に問い合わせてください
(早めに相談してもらえると助かります)。 問題はこちらで用意します。 2. その他にレポート問題 (20%) や 出席点 (10%)を加味して評価します。 3. A+ (90 点以上)、A (80 点)、B (70 点以上)、C (60 点以上)、
D (59 点以下)、E (未受験) で評価します。
4. 平均点が著しく高い (低い) 場合は調整します。
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スケジュール
前期は、力学 (地上の物体と惑星の運動、
ガリレオ・ケプラー・コペルニクス・ニュートン) について論じた。 以下のスケジュールは、授業の進度によって前後します
① 序章 [9/21]: 全体の紹介 光の性質・波の性質
② 光の反射・光の屈折 [9/28]
③ 光の分散・散乱、波の伝わり方 [10/5]
④ 光の回折と干渉 [10/12]
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Wikipedia 「虹」の項目より
(アイスランド・グトルフォスの滝)
Wikimedia Commons, Photo by Laurent Deschodt
https://commons.wikimedia.org/wikiFile:Gullfoss_rainbow.JPG (2006年9月5日 (火) 21:25) GFDLとCC-BY-SA のデュアルライセンス
光 … 人間の目を刺激して
明るさを感じさせるもの (広辞苑)
古代から現代物理まで、
基礎物理から応用物理までを貫く 非常に重要なもの
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スケジュール(続き 1)
相対性理論 時空間、エネルギーの概念を新しくする大発見
⑥ 相対性理論が出てくるまで (マイケルソン・モーリーの実験) [10/26] 光の速さ (秒速 30 万 km) は、
地球の運動 (秒速 約 30 km) によって変わらない。
⑦ 相対性理論とは何か? (相対性理論から出てくる結果の紹介) [11/2]
上の光の実験を認めると、時間と空間が互いに関係しあうということになる。
※関係の仕方はやや複雑である (ローレンツ変換と呼ばれる変換を用いる)。
※ただし、普通は光速度と比べ非常に小さい速度で動いているので、通常人間には分からない。
時間の概念を変更しながら、力学を再構築すると、 最終的に E = mc2 という式にたどり着く。
「物体は止まっているだけでも、その質量に応じたエネルギーを持つ」 非常に粒子が早く動ける(= 軽い)、
素粒子・原子核物理では非常に重要な式である。
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スケジュール(続き 2)
原子説 (エネルギーと並んで最も重要な物理概念)
⑧ 万物の根源とは
(古代・中世の化学)[11/9]
⑨ 元素・原子・分子・周期表 [11/16] (ラブォアジェ、ドルトン等
18 世紀後半 ∼20 世紀初頭)
ファインマン物理学 第１章「踊るアトム」より
この世の終わりが来て、科学知識の中からたった一つの文章だけ、 後世に残すことができるとしたら．．．
「すべてのものは原子−永久に動きまわっている小さな粒で、
近い距離では互いに引き合うが、あまり近付くと互いに反発する− からできている」
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原子の画像
日本物理学会東北支部「出前授業」「電子顕微鏡で見る原子の世界」より
http://www.phys.tohoku.ac.jp/jps/demae/theme/11.html
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スケジュール(続き 3)
前期量子論、量子力学へ (1897 年 ̶ 1927 年)
⑩ 原子模型 11. 光と粒子の 2 重性 [11/23, 11/30]
(電子の発見、原子核の発見、量子の概念、光電効果、ボーアの原子模型) 12. 電子軌道 (周期表と電子軌道、量子力学の始まり) [12/7]
画像は仁科加速器研究センター研究紹介「原子核の研究」より http://www.nishina.riken.jp/research/nucleus.html
原子は atom
(分割不可能な存在) ではない
電子+原子核 (陽子、中性子)
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スケジュール (続き 4) 現代の話題から
13, 14. 放射線 (放射線の種類)、原子核と人類 (原発問題等) [12/14、12/21]
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Wikipedia 「原爆ドーム」(英語版)より引用
Wikipedia 「福島第一原発」の項より
Wikimedia Commons, Photo by Digital Globe (17:19, 17 March 2011),CC-BY-SAライセンス
原子爆弾、水素爆弾等への
物理学の悪用 果たして、原子力の平和利用は
可能なのか？ 過去の物理学者の発言を他山の石としながら、
今後物理学が社会的にどのような責任を負っていくべきか?
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スケジュール(続き 5)
15. 宇宙における元素合成 [1/11]
(核力の概念、我々を形作る元素はどこから来たのか?)
16. テスト [1/18]
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画像は仁科加速器研究センター研究紹介「原子核の研究」より http://www.nishina.riken.jp/research/nucleus.html
核図表
安定な核: 約300種 (黒色) 実験的に存在を確認
3000種
理論的に存在が予想 (黄色) 10000種
これらの元素はどうやって できたのか?
→ 宇宙科学との深い関連
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参考文献リスト その他にも沢山あるので、是非 1 冊選んで読んでみよう！ 中学理科・高校物理全般
1. 「発展コラム式・中学理科の教科書 (物理・化学編)」 (滝川洋二編、ブルーバックス、1339 円、2014 年) 2. 「新しい高校物理の教科書」
(山本明利、左巻健夫 著、ブルーバックス、1242 円、2006 年) 3. 「宇宙一分かりやすい高校物理 (力学・波動)」
(Gakken、鯉沼拓 著、1592 円、2012 年) 光 「Newton 別冊 光とは何か？」
(江馬一弘監修、1900 円+税、ニュートンプレス、2009年) 量子力学 「ぷちマンガでわかる量子力学」
(川端潔監修、1620 円、オーム社、2009 年)
原子核物理「原子核物理」(F. Close 著、1080 円、丸善、2017 年) 宇宙論・素粒子物理学「宇宙創成はじめの 3 分間」
(S. Weinberg 著、1296円、ちくま学芸文庫、2008年) 物理学史 「歴史をたどる物理学」
(安孫子誠也著、2160円、東京教学社、2012 年) その他、適宜テーマに応じて紹介する予定である。
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