波動と光

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本講義は振動・波動現象という物理現象を数理的に捉え, 我々の生活に密接に関わる, 音響, 電磁波, 振動現象などを深く理解し, これらを応用技術へと展開するための基礎を正確に身に付けることが主題である.

微分積分学全般

複素関数に関する知識が必要となる

教科書:長谷川 修司 著「振動・波動」 (講談社基礎物理学シリーズ)
参考書:伊東著、「な～るほど！の 波と光」(学術図書出版社)
参考書:岡田他著「振動・波動講義ノート」 (共立出版)
参考書:A.P フレンチ著「MIT物理 振動・波動」(培風館)
参考書:光学の原理I (草川訳, M. Born and E. Wolf 著, 東海大出版)

授業内容:
(1) 単振動(強制振動, 減衰振動)
(2) 連成振動とうなり
(3) 連続体の振動, 重ね合わせの原理とフーリエ級数展開
(4) 波動方程式とその性質
(5) 反射と屈折, エネルギー伝搬
(6) ホイヘンスの原理と干渉, 回折
(7) 波束(分散, 群速度, 位相速度)
(8) 中間試験及び解説
(9) 音波(スカラー波)
(10) 電磁波(ベクトル波)と光波, Maxwell 方程式と波動方程式
(11) 光波の基本性質(偏波, 回折, 干渉)
(12) 幾何光学と交線行列
(13) 幾何光学による様々なレンズの解析
(14) 光の干渉・回折
(15) フラウンホーファー回折理論及びホログラフィの原理と応用

言うまでもなく, 予習・復習は必須である.
予習では講義の理解に必要な知識を事前に確認する.
復習では講義の理解のみならず, 派生分野の研究・技術等を調べ, 次の講義へのモチベーションを高めてほしい.

評価方法:中間試験(50%)及び期末試験(50%)の総点で評価する.

評価基準:
波動に関する基本的な事項を理解し, 各変数の意味を説明することができる.
波動方程式を導出し, 各境界条件において解を導くことができる.
さまざまな波動に関する物理的な解釈を数式を使って論理的に説明することができる.
光の諸性質を説明し, 複数の光学素子を組み合わせた解析ができる。

kidera@uec.ac.jpに連絡し, 事前にアポを取ること.

本講義で取り扱う内容は, 幅広い分野(機械, 電気電子, 通信, 量子物理等々)の基盤となるものである. 内容そのものの難易度は高くないが, 各内容が他の分野に深く結びついている. あらゆる理工系分野における必要不可欠な知識であることを念頭に, 単位修得のみを目的とせず, 興味を持った部分を自分で掘り下げ, 知見を広げてほしい.

特になし