波動と光(クラスB)

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「波動」は日常生活で身近に見られる自然現象で、たとえば音波、光波、電波、水面の波、津波、地震波などがある。これらは物理学の分野で非常に重要な概念である。

本講義では、様々な波動現象が一つの決まった「波動方程式」で記述されること、その波動方程式の解法、波動の基本的な性質について学ぶ。

目標はキーワードに挙げた概念を理解し、使いこなせる事である。

力学第一、力学第二、電磁気学第一、微分積分学第一、第二

なし

教科書:なーるほどの波と光、伊東敏雄著 学術図書出版社

「波動と光」のクラス分けは以下の通りです。

*クラスB(山口):電子工学プログラム, 化学生命工学プログラム(0)
*クラスC(庄司):光工学プログラム, 化学生命工学プログラム(1)
*クラスD(浅原):物理工学プログラム, 化学生命工学プログラム(2)
(化学生命工学プログラムの括弧内の数字は学籍番号の下3桁を3で割った余り)
但し、再履修科目などの時間割の都合で、
・他のクラスでの履修を希望する場合
・他のクラスの学生が受講を希望する場合
については、担当教員にメールで問い合わせてください。

(a)授業内容

第1回 単振動
第2回 連成振動、基準振動
第3回 1次元波動方程式
第4回 弦、弾性体、流体中の波
第5回 正弦波
第6回 波のエネルギー
第7回 波の反射と透過
第8回 分散と群速度
第9回 中間テストと解説
第10回 電磁波と光(偏光、屈折などを含む)
第11回 光線行列を用いた光学系の数学的記述
第12回 結像の法則
第13回 光の干渉・回折(1)
第14回 光の干渉・回折(2)
第15回 まとめ

(b)授業の進め方

対面授業を基本とします。数回はZoomでのリアルタイムの遠隔授業の場合もあります。
Zoom講義への招待状は、Google Classroomに案内します。クラスコード「7bkur4h 」です。
(zoom 講義の録画をオンデマンドでも配信します。)
授業で使用する講義資料は、Google Classroomで配信しますので、「大学から提供されたUECクラウドアカウント」でログインしてからクラスコード「7bkur4h 」を入力し、講義資料を入手してください。
レポート課題はGoogle Classroom経由で提示しますので、期限までに提出してください。

復習をきちんと行ない、理解できない点を放置しないこと。対応する教科書の部分も読むこと。
講義内容については若干の変更の可能性もあり、その場合は授業の中で説明する。

演習、レポート課題、予習・復習を行なうこと。

(a) 成績評価:小テストやレポート、期末試験から総合的に評価する。
評価基準は、総合評価点の平均で、概ね90点、80点、70点、60点の成績を得た者に対して、それぞれS, A, B, Cを与えるものとする。

(b) 評価基準:以下の到達レベルをもって合格の最低基準とする。
・波動の発生の原理を正しく説明できること。
・さまざまな波動の例における波動方程式とその解を導出できること。
・光速、振動数、波長、波数ベクトル、屈折率など、波動としての光の基本的性質を正しく説明できること。
・光学系を光線行列を使って正しく表現し、計算できること。
・光の干渉と回折について正しく説明できること。

適宜相談に応じるが、なるべく講義の後が望ましい。またメールで事前にアポイントを取ること。Google Classroom経由で質問することも可能です。

多くの自然現象はここで学ぶ光・波動の現象が関係している。また、そうした現象のメカニズムに基づく様々な応用技術も広く展開されている。そうした現象や応用技術などにも興味関心を持ち、その現象を正しくとらえ、数学的に記述・解析できるようにしっかりトレーニングを積み重ねて欲しい。

特になし