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物理実験学

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令和元年度以前入学者 物理実験学
教員名 上岡隼人
単位数    2 学年    2 開講区分 文理学部
科目群 物理学科
学期 後期 履修区分 必修
授業の形態 Blackboardを用いたオンデマンド型の遠隔授業と課題研究を組み合わせて実施する。
Blackboard ID：20203371 : 木曜３限→2020物理実験学
授業概要 物理実験で用いる機器や対象物質の性質についての基礎知識、データの取り扱いなどを学ぶ。
授業のねらい・到達目標 物理実験の対象となる物質の性質と測定装置の基本、測定値の取り扱い方法などについて理解すること。この科⽬は⽂理学部（学⼠（理学））のディプロマポリシーDP6及びカリキュラムポリシーCP9に対応している。
授業の方法 Blackboardを用いたオンデマンド講義の形式を主体として授業を進める。また、適宜課題を配布及び回収して内容の補足を行う。本授業の事前・事後学習は、各２時間の学習を目安とする。また、総評などのフィードバックはBlackboard 上に掲⽰し、質問等への対応は掲⽰板にて⾏う。
授業計画
1 物理量の次元と単位系、特にSI単位系について詳述する。
【事前学習】高校教科書「物理」などで物理量の次元と単位系を確認しておく。 （２時間）
【事後学習】各種物理量の持つ次元とその単位系について整理しておく。 （２時間）
2 測定値を扱う際に不可欠な、平均値、不確かさ、分散、標準偏差の導出や最小二乗法を復習する。
【事前学習】基礎物理実験Aの「長さの測定と不確かさ」を復習しておく。 （２時間）
【事後学習】不確かさの取り扱いと最小二乗法について整理しまとめる。 （２時間）
3 原子核の構成とその崩壊について学ぶ。また身近な放射線について理解する。
【事前学習】高校教科書「物理」の「原子」の単元を復習しておく。 （２時間）
【事後学習】放射性同位元素や放射線についても併せて整理しまとめる。 （２時間）
4 原子の構成と電子軌道について学ぶ。また金属の電気抵抗とその温度依存性について理解する。
【事前学習】高校教科書「物理」の「原子」の単元を復習しておく。（ （２時間）
【事後学習】身近な原子の電子構造について整理しまとめる。 （２時間）
5 分子の構成と電子軌道について学ぶ。特に錯体やその配位子場についての知識を深める。
【事前学習】分子結合に関わる電子軌道について確認しておく。 （2時間）
【事後学習】身近な分子や錯体の成り立ちについて整理しまとめておく。 （２時間）
6 結晶を構成する核と電子軌道、およびその構造について、またその熱応答（収縮と膨張）を理解する。
【事前学習】身近な結晶について、その構成要素と構造を調べておく。 （２時間）
【事後学習】結晶構造の成り立ちとその多様性についてまとめておく。 （２時間）
7 半導体と絶縁体の電子構造（バンド構造）とその成り立ちについて理解する。
【事前学習】身近にある半導体や絶縁体の種類と性質について調べてくる。 （２時間）
【事後学習】原子単体と結晶では電子状態が大きく異なることを改めて整理しておく。 （２時間）
8 電子部品、特に半導体接合素子としてのダイオードとトランジスタについて理解する。
【事前学習】物理実験などで知った電⼦部品の種類と機能を整理しておく。 （２時間）
【事後学習】ダイオードとトランジスタの機能、各部品の仕様や記号について整理する。 （２時間）
9 抵抗、コンデンサ、コイルなどによる簡単な電⼦回路の動作を理解し、解析できるようになる。
【事前学習】電位の概念とキルヒホッフの法則、微積分をおさらいしておく。 （２時間）
【事後学習】回路内の電圧と電流の時間応答を微分方程式から導けるようにしておく。 （２時間）
10 電⼦回路、特にトランジスタやオペアンプを用いた増幅回路について学習する。
【事前学習】すでに学習したトランジスタの動作原理を復習しておく。 （２時間）
【事後学習】増幅回路の原理と特性、増幅率の設定について整理しておく。（ （２時間）
11 光の波動性と粒子性について理解する。またプランク定数や高速の測定法についても学習する。
【事前学習】波動方程式と光電効果について、教科書や参考書から調べてくる。 （２時間）
【事後学習】波動性と粒子性の両方で光の取り扱いが出来るように講義を復習しておく。 （２時間）
12 熱伝導の原理と熱輻射のスペクトルの成り立ちについて理解する。
【事前学習】高温物体からの熱伝導を担うものの種類を調べてくる。 （２時間）
【事後学習】熱伝導と熱輻射に関わる⽅程式をそれぞれ整理しておく。 （２時間）
13 光の反射、屈折、回折、干渉を体系化する幾何光学について学習する。
【事前学習】反射と屈折、回折と干渉について、高校教科書「物理」を復習しておく。 （２時間）
【事後学習】反射と屈折のフレネルの法則、各種干渉実験の原理などを整理しておく。 （２時間）
14 物質からの各種発光について、その発光の原理と応用をそれぞれ学習する。
【事前学習】身近な発光物質について、その構成要素と発光原理を調べてくる。 （３時間）
【事後学習】発光物質の電子構造とその発光原理について復習しまとめておく。 （１時間）
15 実験レポートの書き方の基本事項をまとめて学ぶ。また身近な題材で簡単なレポートを作成する。
【事前学習】実験テキストを見返し、実験レポートの文章の構成方法を整理しておく。 （２時間）
【事後学習】自分が作成したレポートの構成と記述の論理性を改めて見返しておく。 （２時間）
その他
教科書 なし。
参考書 講義中に適宜参考書を紹介する。
成績評価の方法及び基準 レポート(50%)、授業内テスト(50%)
レポート:Blackboardで提出（Word形式、PDF形式、手書きの紙の写真など）(50%)
授業内テスト:Blackboard上で設問への解答を行う形式を予定(50%)
Blackboardで示したレポートの締切日は厳守すること。レポート提出の遅延は減点する。
評価は、区切りごとのレポート点数およびBlackboardで行った授業内テストの点数を合わせて行う。
オフィスアワー 8号館B棟114号室 上岡研 (水曜2限)

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