シラバス参照

講義名
Course name
自然科学モデリング 
担当教員
Instructor

立川 仁典

単位数
No of credits
期間・曜日・時限
Term/day/period
後期 火曜日 4時限



コース
・専攻名
Faculty
データサイエンス学部専門科目 
学習到達
目標
Course
objective
自然科学現象をモデリングするために、原子や分子の構造や電子状態を学ぶ。またそのための基本法則に基づいたシミュレーションや情報化学の基礎も学ぶ。 
講義概要
Course
description
計算(シミュレーション)による「モノづくり」の基礎を学ぶために、自然科学における基本法則を、情報・アルゴリズムおよび統計の観点からモデリングする。講義の前半では、自然界を構成している原子・分子について学ぶ。電子のように質量の軽い粒子の場合、量子論的な振舞いが顕著になる。我々の世界と比較して、どのような点が異なるか、量子力学の基礎方程式を概説し、物質の有する粒子性と波動性を理解する。そして量子力学の基づいた原子・分子構造を概説する。講義の後半では、具体的な分子計算ソフトを用いて、多電子原子について概説する。以上の物理法則に基づいたシミュレーションによって、どのように自然現象がモデリングされるかを解説する。 
成績評価
方法
Grading
criteria
課題・小テスト等(60%)、中間・期末試験(40%) 
前提科目
Prerequisite
courses
本講義を履修するには、一年次の「微分・積分」「線形代数」を十分に理解しておく必要がある。また、一年次の「化学結合と構造」「力と運動」、そして二年次の「振動と波動」を習得していることが望ましい。 
学習上・
履修申請上
の留意点
及び
事前事後
学習
Other
prerequisites
教科書・
参考図書等
Textbooks,
materials,
and
supplies
テキスト



・講義でプリントを配付します。 
科目等履
修生受入
の可否
及び人数
Are non
regular
students
able to join?
可 
特別聴講
学生(単位
互換生)
受入の可否
及び人数
Are
visiting
students
able to join?
可 
教員研究室
Instructor's
office
location
理学系研究棟443室、量子物理化学研究室 
教員オフィス
アワー
Instructor's
office
hours
いつでも結構です。 
ホーム
ページ
Homepage
http://www-user.yokohama-cu.ac.jp/%7etachi/ 
教員の
実務経験
について
Course
based on
practical
work
experience
アクティブ
ラーニング
について
Active
Learning
類型1) 講義中心アクティブラーニング 
持続可能な
開発目標(SDGs)
17の目標との関連性
SDGs
4,7,9 
授業計画
(週単位)
Course
schedule
(weekly
plan)
第1回: イントロダクション、数学の準備

第2~3回:1章 我々の世界とミクロの世界
  1..19世紀のサイエンス
  2.周期表・原子価(化学者たちの夢)
  3.原子の構造(物理学者たちの夢)
  4.ボーアのモデル
  5..ミクロの世界(粒子性と波動性!)

第4回:2章 水素原子の正体
  1.水素原子
  2.3つの量子数

第5回:3章 一般の原子
  1.電子の配置
  2.パウリの排他原理・フントの規則
  3.イオン化エネルギー

第6~9回:4章 分子
  1.原子価結合(VB)法
  2.分子軌道(MO)法
  3.群論(分子の形の数学的表現)

第10・11回: 5章情報化学

第12~14回:6章 分子計算の演習

  分子計算ソフトによる分子軌道演習

第15回:定期試験 
備考
Remarks


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