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授業情報／Course information

科目名／Course: 計算物理学／
科目一覧へ戻る 2022/09/09 現在

授業基本情報
科目名（和文）
／Course		 計算物理学
科目名（英文）
／Course
時間割コード
／Registration Code		 61311101
学部（研究科）
／Faculty		 情報系工学研究科 博士前期課程
学科（専攻）
／Department		 システム工学専攻
担当教員（○：代表教員）
／Principle Instructor （○） and Instructors		 ○末岡　浩治
オフィスアワー
／Office Hour		 末岡　浩治(水曜日5限だが，在室時は随時対応します．また，メールでアポイントメントを取ってくれれば，時間指定して対応します．)
開講年度
／Year of the Course		 2022年度
開講期間
／Term		 後期
対象学生
／Eligible Students		 1年,2年
単位数
／Credits		 2
授業概要情報
更新日
／Date of renewal		 2022/02/14
使用言語
／Language of Instruction		 日本語
オムニバス
／Omnibus		 該当なし
授業概略と目的
／Cource Description and Objectives		 「授業概略」
計算物理学は物理学における手法の一形態であり，理論物理学，実験物理学と並べて論じるべきものである．より具体的には，解析的に解けない物理現象の基礎方程式を計算機を用いて数値的に解くことを目的とする物理学の一分野といえる．1990年代の計算機の飛躍的な発展に伴い，計算機の能力を最大限に活用した新たな方法が理論物理学，実験物理学の境界を越えて多くの分野に登場してきた．本講義では，計算物理学の基礎と応用について講義する．さらに，量子力学と固体物理学を半導体材料に適用する上で重要な計算テクニックを学ぶ．講義の後半では，履修学生による当該分野のプレゼンテーションも実施する．

「目的」
1.微分方程式で記述される工学現象について、解を求める能力を向上させる。
2.物理学における手法の1つとして、計算物理学の有用性を理解する。
3.様々なシミュレーション手法について、プレゼンテーションを併用することにより理解を深める。
履修に必要な知識?能力?キーワード
／Prerequisites and Keywords		 「履修に必要な知識,能力」
力学を中心とした物理学全般，微分方程式，ベクトル解析，数値計算法など

「キーワード」
数値解析，量子力学，固体物理学
履修上の注意
／Notes		 特になし．
教科書
／Textbook(s)		 使用しない．
参考文献等
／References		 プリントを配布する．
「参考書」
計算物理I、II、夏目雄平?小川建吾著、朝倉書店
自主学習ガイド
／Expected Study Guide outside Coursework/Self-Directed Learning Other Than Coursework		 次回授業のプリントを配布するので，予習して授業に出席すること．
資格等に関する事項
／Attention Relating to Professional License		 特になし．
アクティブラーニングに関する事項
／Attention Relating to Active Learning
実務経験に関する事項
／Attention Relating to Operational Experiences
備考
／Notes		 本科目は，一部または全部をオンライン授業で実施する可能性がある．
本授業では以下のアクティブ?ラーニングを採用している．
?プレゼンテーション
授業計画詳細情報
No. 単元（授業回数）
／Unit (Lesson Number)		 単元タイトルと概要
／Unit Title and Unit Description		 時間外学習
／Preparation and Review		 配付資料
／Handouts
1 1 [古典力学における数値計算1]
数値解法について述べる．		 次回授業のプリントを配布するので，予習して授業に出席すること．
2 2 [古典力学における数値計算2]
微分方程式の数値解析について述べる．		 次回授業のプリントを配布するので，予習して授業に出席すること．
3 3 [微分方程式の数値解析について述べる。]
分子動力学法について概説する．		 次回授業のプリントを配布するので，予習して授業に出席すること．
4 4 [量子力学を用いた電子状態計算1]
量子力学の導入を行う．		 次回授業のプリントを配布するので，予習して授業に出席すること．
5 5 [量子力学を用いた電子状態計算2]
水素様模型を扱う．		 次回授業のプリントを配布するので，予習して授業に出席すること．
6 6 [量子力学を用いた電子状態計算3]
ハートリーフォック方程式などを扱う．		 次回授業のプリントを配布するので，予習して授業に出席すること．
7 7 [固体物理学におけるシミュレーション1]
バンド理論について概説する．		 次回授業のプリントを配布するので，予習して授業に出席すること．
8 8 [固体物理学におけるシミュレーション2]
密度汎関数法について概説する．		 次回授業のプリントを配布するので，予習して授業に出席すること．
9 9 [固体物理学におけるシミュレーション3]
結晶固体を対象とした計算テクニックについて述べる．		 次回授業のプリントを配布するので，予習して授業に出席すること．
10 10 [計算物理学に関する演習1]
事前に与えた課題についてプレゼンテーションを行う．		 プレゼンテーションの課題に取り組むこと．
11 11 [計算物理学に関する演習2]
事前に与えた課題についてプレゼンテーションを行う．		 プレゼンテーションの課題に取り組むこと．
12 12 [計算物理学に関する演習3]
事前に与えた課題についてプレゼンテーションを行う．		 プレゼンテーションの課題に取り組むこと．
13 13 [計算物理学に関する演習4]
事前に与えた課題についてプレゼンテーションを行う．		 プレゼンテーションの課題に取り組むこと．
14 14 [計算物理学に関する演習5]
事前に与えた課題についてプレゼンテーションを行う．		 プレゼンテーションの課題に取り組むこと．
15 15 [計算物理学に関する演習6]
事前に与えた課題についてプレゼンテーションを行う．		 レポート課題を出す．
授業評価詳細情報
到達目標及び観点／Learning Goal and Specific Behavioral Viewpoints
No. 到達目標
／Learning Goal		 知識?理解
／Knowledge & Undestanding		 技能?表現
／Skills & Expressions		 思考?判断
／Thoughts & Decisions		 伝達?コミュニケーション
／Communication		 協働
／Cooperative Attitude
1 微分方程式で記述される工学現象について，解を求めることができる（A-1)． ○
2 計算物理学の学問としての位置づけを説明できる（A-1). ○ ○ ○
3 様々な計算機シミュレーション手法について，その特長を説明できる（A-1). ○ ○ ○
成績評価方法と基準／Evaluation of Achievement
※出席は2/3以上で評価対象となります。
No. 到達目標
／Learning Goal		 定期試験
／Exam.		 レポート プレゼン
1 微分方程式で記述される工学現象について，解を求めることができる（A-1)． ○
2 計算物理学の学問としての位置づけを説明できる（A-1). ○
3 様々な計算機シミュレーション手法について，その特長を説明できる（A-1). ○ ○
評価割合（％）
／Allocation of Marks		 60 40

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