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物理化学特論２

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令和元年度以前入学者 物理化学特論２
教員名 浅地哲夫
単位数    2 学年    4 開講区分 文理学部
科目群 化学科
学期 前期 履修区分 選択必修
授業の形態 オンデマンド型の遠隔授業（12回）と課題研究（3回）の組み合わせ

初回講義開始までにBlackBoardのコース登録をすること。受講者への連絡はBlackBoardの“連絡事項”欄に掲示するので随時確認すること。
授業概要 磁気共鳴の原理と応用について基礎から解説する。原子核由来の磁気モーメントの、磁場中での運動や電磁波から受ける力について解説する。その後、核磁気共鳴とはどういうことか、核磁気緩和とは何か、また、そこから物質についてどのようなことがわかるかを解説する。
授業のねらい・到達目標 物性研究の手段としてのＮＭＲという物理現象の本質が理解できるようになる。

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に対応しています。

また，新カリキュラムにおいて，この科目は文理学部(学士(理学))のディプロマポリシーDP3,4,8及びカリキュラムポリシーCP3,4,8に対応しています。
A-3-4）高度な化学知識と化学的な根拠に基づいて，自然科学に関連する諸現象を論理的・批判的に考察し，他者に説明することができる。
A-4-4）さまざまな事象に潜む化学的問題を発見し，専門的な化学知識に基づいてそれに対する解決策を考え，独自に行動して解決することができる。
A-8-4）自分の実験経験を振り返り，その成果を客観的にまとめ，他社の評価や批判を受け，今後に活かすことができる。
授業の方法 5月11日から8月1日までの授業実施日（12回）にBlackboardを通してオンデマンド教材を配信する。受講者はその教材を視聴し学習すること。
必要に応じて量子力学の基礎ならびに基礎的数学についての解説をまじえながら進める｡
8月1日以降は課題研究とする。課題研究はBlackboardを通して提出させる予定である。
授業計画
1 1 量子力学の初歩的要点　　（オンデマンド授業）
1.1 演算子と期待値
【事前学習】物理量とは何かについて調べておく （2時間）
【事後学習】量子力学の復習；講義の内容を整理し要点をまとめる （2時間）
2 1. 2 角運動量演算子　　　（オンデマンド授業）
【事前学習】古典的物体の回転運動について調べておく （2時間）
【事後学習】角運動量を理解；講義の内容を整理し要点をまとめる （2時間）
3 1. 3 スピン演算子　　　（オンデマンド授業）
【事前学習】対応原理について復習しておく （2時間）
【事後学習】交換関係の復習；講義の内容を整理し要点をまとめる （2時間）
4 2 原子核の磁気的性質　　　（オンデマンド授業）
2. 1 原子核の磁気モーメント
【事前学習】古典的磁石について調べておく （2時間）
【事後学習】磁気回転比の理解；講義の内容を整理し要点をまとめる （2時間）
5 2. 2 ゼーマンエネルギー準位　　　（オンデマンド授業）
【事前学習】磁石と磁場の相互作用について調べておく （2時間）
【事後学習】Curie則を導く；講義の内容を整理し要点をまとめる （2時間）
6 3 核常磁性　　　（オンデマンド授業）
3. 1 磁化の運動
【事前学習】磁場から磁石が受ける力について調べておく （2時間）
【事後学習】磁場中の磁化の運動を理解；講義の内容を整理し要点をまとめる （2時間）
7 3. 2 緩和　　　（オンデマンド授業）
【事前学習】熱平衡分布について調べておく　 （2時間）
【事後学習】緩和とは何かを理解する；講義の内容を整理し要点をまとめる （2時間）
8 3. 3 スピン格子緩和時間と遷移確率　　　（オンデマンド授業）
【事前学習】格子とは何かについて調べておく （2時間）
【事後学習】遷移確率の理解；講義の内容を整理し要点をまとめる （2時間）
9 4 自由誘導とスピンエコー　　　　　　　（オンデマンド授業）
4. 1 Ｔ１の測定
【事前学習】電磁波と磁化の相互作用について調べておく （2時間）
【事後学習】磁化の回復曲線；講義の内容を整理し要点をまとめる （2時間）
10 4. 2 スピンエコー法によるＴ２の測定　　（オンデマンド授業）
【事前学習】電磁波と磁化の相互作用について調べておく （2時間）
【事後学習】エコー信号の理解；講義の内容を整理し要点をまとめる （2時間）
11 5 緩和機構　　　　　　　　　　　　　（オンデマンド授業）
5. 1 分子運動の周波数分布
【事前学習】分子運動と双極子磁場について調べておく （2時間）
【事後学習】揺らぎの周波数成分；講義の内容を整理し要点をまとめる （2時間）
12 5.2 スピン格子相互作用　　　（オンデマンド授業）
5. 3 双極子双極子緩和
【事前学習】揺らぎの周波数成分について調べておく （2時間）
【事後学習】BPPの理論式を調べる；講義の内容を整理し要点をまとめる （2時間）
13 6. 期待値・スピン演算子の交換関係・磁場中での熱平衡磁化等に関する課題研究　　（課題研究）
【事前学習】第1回～第5回の内容を復習しておく。 （2時間）
【事後学習】わからなかったところを繰り返し学習する。 （2時間）
14 7．スピン格子緩和時間の温度変化の測定例　（課題研究）
【事前学習】BPPの理論式を復習しておく （2時間）
【事後学習】実測値の解析を試みる （2時間）
15 8．スピン格子緩和時間の温度変化のシュミレーション　（課題研究）
【事前学習】実測値の解析を試みる （2時間）
【事後学習】パラメータの物理的意味を考える （2時間）
その他
教科書 使用せず。
参考書 ファラー・ベッカー共著（赤坂・井元共訳） 『パルスおよびフーリエ変換ＮＭＲ－理論および方法への入門』 吉岡書店
成績評価の方法及び基準 レポート:課題研究(50%)、授業参画度:Blackboard利用状況(50%)
オフィスアワー Blackboard上の掲示機能を通して質問に答える。

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