理工系の基礎 物理学II

理工系の基礎 物理学II

著者名 物理学 編集委員会
齋藤 晃一
半澤 克郎
渡辺 一之
二国 徹郎
発行元 丸善出版
発行年月日 2018年03月
判型・装丁 B5 257×182 / 並製
ページ数 272ページ
ISBN 978-4-621-30284-2
Cコード 3042
ジャンル 物理学 >  基礎物理学
物理学 >  熱・統計力学
物理学 >  量子力学

内容紹介

理工系の学部生が知っておくべき物理学の基礎をコンパクトにまとめた教科書。最低限知っておくべき内容を厳選し、物理学(量子力学、熱力学、統計力学)の分野を俯瞰するガイドかつハンドブックとなるべく執筆された。

目次

第I部 量子力学
1. 古典力学とミクロの世界の力学
1.1 新しい力学の必要性
1.2 物質の二重性
2. ミクロの世界の力学のしくみ
2.1 1次元の弦の波動方程式
2.2 シュレーディンガー方程式
2.3 波動関数の確率解釈とその性質
2.4 エネルギーが保存される系のシュレーディンガー方程式
2.5 物理量と演算子
3. 1次元の簡単な系
3.1 階段状ポテンシャルによる粒子の散乱
3.2 ディラックのデルタ関数
3.3 井戸型ポテンシャルに束縛された粒子
3.4 調和振動子型ポテンシャルに束縛された粒子
3.5 縮退
4. 波束とその性質
4.1 自由空間における波束の運動
4.2 エーレンフェストの定理
5. 量子力学の行列形式
5.1 ディラックの記法
5.2 演算子とエルミート共役
5.3 基底ケットと行列表現
5.4 ユニタリー変換と行列の対角化
6. 3次元のシュレーディンガー方程式
6.1 3次元のシュレーディンガー方程式(直交座標表示)
6.2 極座標表示のシュレーディンガー方程式
7. 水素原子
7.1  中心力場における一体問題と球面調和関数
7.2 水素(様) 原子の動径関数
7.3 元素の電子エネルギー構造と周期律
8. 角運動量とスピン
8.1 軌道角運動量― 交換関係と昇降演算子
8.2 軌道角運動量演算子の極座標表示
8.3 一般の角運動量
8.4 スピン(spin) 角運動量
9. 摂動論と変分法
9.1 定常状態の摂動論―縮退のない場合―
9.2 定常状態の摂動論―縮退している場合―
9.3 時間に依存する摂動論
9.4 変分法
10. 対称性と保存則
10.1 演算子の期待値の時間変化とエネルギー保存則
10.2 座標の対称操作(並進,回転)と運動量および角運動量の保存則
11. シュレディンガー表示とハイゼンベルク表示
11.1 シュレーディンガー表示
11.2 ハイゼンベルク表示
12. 角運動量の合成
12.1 二つのスピンの合成
12.2 スピンと軌道角運動量の合成
12.3 一般の角運動量の合成―クレブシュ・ゴルダン係数―
13. 原子の多重項構造
13.1 スピン軌道相互作用(結合)
13.2 原子の多重項構造
13.3 ゼーマン効果とランデのg因子
14. 多粒子系の波動関数と第2量子化
14.1 同種粒子系の波動関数
14.2 スレーター行列式とハートリー・フォック近似
14.3 生成・消滅演算子
14.4 場の演算子
14.5 超伝導のBCS理論
15. 電子スピンの起源
15.1 ディラック方程式
15.2 電子の磁気モーメント
15.3 スピン軌道相互作用
15.4 粒子と反粒子(電子と陽電子)

第II部 熱統計力学
1. 熱平衡状態と温度
1.1 熱力学で使う数学のまとめ
1.2 熱力学第0法則
1.3 温度と熱
1.4 状態方程式と熱力学変数
1.5 準静的過程
2. 熱力学第1法則
2.1 熱と仕事とエネルギー
2.2 熱力学第1法則の関係式
3. 熱力学第2法則
3.1 永久機関とカルノーサイクル
3.2 熱力学第2法則の二つの原理
3.3 カルノーの定理
3.4 熱力学的絶対温度T
3.5 クラウジウスの不等式とエントロピー
3.6 熱機関と熱効率
3.7 熱力学関数
3.8 熱力学第3法則
4. 実在気体の熱力学
4.1 ファン・デル・ワールスの状態方程式
4.2 マクスウェルの等面積則
4.3 クラペイロン・クラウジウスの式
4.4 ジュール・トムソン効果
5. 常磁性体の熱力学
5.1 常磁性体のエントロピーと断熱消磁法
5.2 常磁性体のカルノーサイクルとカルノーの定理
6. 相転移の熱力学
6.1 ギブスの相律
6.2 1次相転移
6.3 2次相転移とランダウの理論
7. 確率論とエントロピー
7.1 離散的確率事象
7.2 連続的確率事象
7.3 平均値とモーメント
7.4 エントロピー
8. 微視的力学状態
8.1 古典力学:正準形式理論と位相空間
8.2 量子力学
8.3 状態数と状態密度
9. 巨視的体系と統計集団
9.1 統計力学の基本的な考え方
9.2 巨視的体系の力学的記述
9.3 統計集団と統計的記述
10. ミクロカノニカル集団
10.1 ミクロカノニカル分布
10.2 ミクロカノニカル分布のエントロピー
10.3 温度,圧力,化学ポテンシャルの統計力学的定義
10.4 ミクロカノニカル分布の熱力学関係式
10.5 種々の熱力学ポテンシャル
11. カノニカル集団
11.1 序
11.2 カノニカル分布の導出
11.3 分配関数の性質
11.4 カノニカル分布による熱力学関係式の導出
11.5 種々の物理学系への応用
11.6 ミクロカノニカル集団とカノニカル集団の方法の関係
11.7 マクスウェル速度分布則とエネルギー等分配則
12. 格子振動と空洞放射
12.1 格子振動
12.2 空洞放射
13. 縮退量子気体
13.1 同種粒子系の量子状態
13.2 グランドカノニカル分布
13.3 理想量子気体
14. 縮退理想フェルミ気体
14.1 理想フェルミ気体の基底状態と熱励起状態
14.2 縮退理想フェルミ気体の熱力学量
14.3 自由電子気体の応用:白色矮星,半導体
15. 縮退理想ボース気体
15.1 ボース・アインシュタイン凝縮転移温度
15.2 理想ボース気体の熱力学量
15.3 その他の縮退ボース粒子系
索引
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