自然科学を学ぶ学生に共通して必要である電磁気学の基礎を講義する。

電磁気学の基礎を理解し、電磁気学を扱うのに必要な数学を修得する。最終目標は、マクスウェル方程式の物理的意味を理解し、それを用いて計算ができるようにすること。

1.　電磁気学とは何か
2.　クーロンの法則と電場
3.　ガウスの法則
4． 静電ポテンシャルと電位
5.　定常電流
6.　静磁場
7.　時間変動する電磁場
8.　マクスウェル方程式と電磁波

講義の中で、電磁気学を扱うのに必要な数学（多変数関数に対する偏微分や積分、ベクトル解析、座標変換などの初歩）についても学ぶ。また、演習問題にも取り組む。授業回数はフィードバックを含め全15回とし、各項目について1〜3回の講義を行う。

この講義は主として高校で物理を履修した人を対象に行われる。物理未履修者には、別項の「初修物理学Ａ、Ｂ」の履修を勧める。

原則として定期試験の結果によるが、教員によってはミニテストやレポート等の結果を反映させる場合がある。詳細は各講義で説明する。

Pandaなどを通じて、講義内容の補足やレポート問題を配布するので、それを用いて復習すること。詳細は各講義で各教員に確認すること。

この授業は理学部１回生にクラス指定されているが、他の学生も受講可能である。
※オフィスアワー実施の有無は、KULASISで確認すること 。

自然科学を学ぶ学生に共通して必要である電磁気学の基礎を講義する。

電磁気学の基礎を理解し、電磁気学を扱うのに必要な数学を修得する。最終目標は、マクスウェル方程式の物理的意味を理解し、それを用いて計算ができるようにすること。

1.　電磁気学とは何か
2.　クーロンの法則と電場
3.　ガウスの法則
4． 静電ポテンシャルと電位
5.　定常電流
6.　静磁場
7.　時間変動する電磁場
8.　マクスウェル方程式と電磁波

講義の中で、電磁気学を扱うのに必要な数学（多変数関数に対する偏微分や積分、ベクトル解析、座標変換などの初歩）についても学ぶ。また、演習問題にも取り組む。授業回数はフィードバックを含め全15回とし、各項目について1〜3回の講義を行う。

この講義は主として高校で物理を履修した人を対象に行われる。物理未履修者には、別項の「初修物理学Ａ、Ｂ」の履修を勧める。

原則として定期試験の結果によるが、教員によってはミニテストやレポート等の結果を反映させる場合がある。詳細は各講義で説明する。

Pandaなどを通じて、講義内容の補足やレポート問題を配布するので、それを用いて復習すること。詳細は各講義で各教員に確認すること。

この授業は理学部１回生にクラス指定されているが、他の学生も受講可能である。
※オフィスアワー実施の有無は、KULASISで確認すること 。

自然科学を学ぶ学生に共通して必要である電磁気学の基礎を講義する。

電磁気学の基礎を理解し、電磁気学を扱うのに必要な数学を修得する。最終目標は、マクスウェル方程式の物理的意味を理解し、それを用いて計算ができるようにすること。

1.　電磁気学とは何か
2.　クーロンの法則と電場
3.　ガウスの法則
4． 静電ポテンシャルと電位
5.　定常電流
6.　静磁場
7.　時間変動する電磁場
8.　マクスウェル方程式と電磁波

講義の中で、電磁気学を扱うのに必要な数学（多変数関数に対する偏微分や積分、ベクトル解析、座標変換などの初歩）についても学ぶ。また、演習問題にも取り組む。授業回数はフィードバックを含め全15回とし、各項目について1〜3回の講義を行う。

この講義は主として高校で物理を履修した人を対象に行われる。物理未履修者には、別項の「初修物理学Ａ、Ｂ」の履修を勧める。

原則として定期試験の結果によるが、教員によってはミニテストやレポート等の結果を反映させる場合がある。詳細は各講義で説明する。

Pandaなどを通じて、講義内容の補足やレポート問題を配布するので、それを用いて復習すること。詳細は各講義で各教員に確認すること。

この授業は理学部１回生にクラス指定されているが、他の学生も受講可能である。
※オフィスアワー実施の有無は、KULASISで確認すること 。

現代物理学の一つの柱であり、ミクロとマクロを結ぶ理論体系である統計力学の基本的考え方と方法の理解を目的として講義を行う。ミクロな運動が古典力学に従う場合と量子力学に従う場合の両方について、定式化と簡単な応用を述べる。

原子・分子の運動を記述する基本法則に、確率論的考え方を導入し、アボガドロ数のオーダーの粒子集団の巨視的振舞いを記述する手法を習得する。

授業で扱う内容は以下の通り。授業回数はフィードバックを含め全15回とし、各項目について2~3回の講義を行う。

1. 統計力学の考え方
　アボガドロ数のオーダーの粒子集団をどのようにして記述するか、その基礎となる考え方を簡単な例を用いて解説し、統計的手法が有用となる点を説明する。また、確率論の基本的な道具立てと自由度が大きい場合に成立する確率法則(中心極限定理等)について述べる。

2. 解析力学および量子力学の基礎
統計力学の体系を理解していくために必要となる解析力学と量子力学の基礎を、予備知識を前提としない形で講義する。

3. 統計力学の原理
古典力学と量子力学における微視的状態の概念とその上の確率分布を表すアンサンブル(統計集団)について解説し、孤立系における熱平衡状態を表す統計集団として小正準集団を導入する。ボルツマンの式によって微視的状態の数とエントロピーが結びつくことを示し、理想気体や調和振動子の系などへの応用について述べる。

4. 正準分布と大正準分布
　温度一定の系（熱浴に接した系）が従う確率分布が正準分布であることを示し、分配関数と熱力学関数の関係を説明する。さらに粒子数が変化する場合に、確率分布が大正準分布に従うことを示す。理想気体、調和振動子、スピン系、量子気体などへの応用について述べる。

5. 統計力学の応用
固体の比熱、ボース・アインシュタイン凝縮、金属中の自由電子、強磁性転移の平均場理論等について解説する。

「物理学基礎論Ａ」および「熱力学」の履修を前提とする（合否は問わない）。「物理学基礎論B」も履修していることが望ましいが、履修していなくても大きな支障はない。

定期試験期間中の筆記試験（100点）によって評価する。

講義内容を復習し、よくわからない点については他の受講生と議論したり教員へ質問するなど、内容の理解に努めること。

　

自然科学を学ぶ学生に共通して必要と思われる電磁気学の基礎を講義する。

静電場、静磁場および電磁誘導に関する基礎法則を学び、電磁場を規定するマクスウェル方程式を理解する。

以下のような電磁気学の基本的内容を講義する。授業内容・項目は以下の通りで、各項目あたり２〜３回の講義で進め、フィードバックを含めて全15回の予定である。

1. クーロンの法則と電場

2. ガウスの法則、静電ポテンシャルと電位

3. 静電容量、静電エネルギー

4. 定常電流による磁場、ローレンツ力

5. 電磁誘導

6. 変位電流とマックスウェル方程式

この講義は主として高校で物理を履修した人を対象に行われる。物理未履修者には、別項の「初修物理学Ａ、Ｂ」の履修を勧める。

原則として定期試験の結果による。

講義をもとに自学することを勧める。

自然科学を学ぶ学生に共通して必要と思われる電磁気学の基礎を講義する。

微分方程式として表現された電磁気学の基本法則を理解し、具体的な例についての解法をマスターする。

以下のような電磁気学の基本的内容について講義する。

第1回ー第14回
1. 静電場　
2. 静磁場
3. 電磁誘導
4. マックスウェル方程式
5. 物質中の電磁場
6. 単位系
試験　
第15回　フィードバック
フィードバック時間に、研究室内に待機し、自習に基づいて質問に来た学生に対して解説する。

この講義は主として高校で物理を履修した人を対象に行われる。物理未履修者には、別項の「初修物理学Ａ、Ｂ」の履修を勧める。

原則として定期試験の結果による。

出欠を成績評価の参考にする。

講義の終了時に、次週の授業テーマについて言及する。特に、予習は必要としない。

出欠は、カードリーダーにより行う。カードリーダーへの出席チェックは、講義の始まる前に済ませておくこと。

自然科学を学ぶ学生に共通して必要と思われる電磁気学の基礎を講義する。

静電場、静磁場および電磁誘導に関する基礎法則を学び、電磁場を規定するマクスウェル方程式を理解する。

以下のような電磁気学の基本的内容を講義する。授業内容・項目は以下の通りで、各項目あたり２〜３回の講義で進め、フィードバックを含めて全15回の予定である。

1. クーロンの法則と電場

2. ガウスの法則、静電ポテンシャルと電位

3. 静電容量、静電エネルギー

4. 定常電流による磁場、ローレンツ力

5. 電磁誘導

6. 変位電流とマックスウェル方程式

この講義は主として高校で物理を履修した人を対象に行われる。物理未履修者には、別項の「初修物理学Ａ、Ｂ」の履修を勧める。

原則として定期試験の結果による。さらに出席も加味することがある。詳しくは講義で連絡する。

講義をもとに自学することを勧める。

自然科学を学ぶ学生に共通して必要と思われる電磁気学の基礎を講義する。

静電場、静磁場および電磁誘導に関する基礎法則を学び、電磁場を規定するマクスウェル方程式を理解する。

以下のような電磁気学の基本的内容を講義する。授業内容・項目は以下の通りで、各項目あたり２〜３回の講義で進め、フィードバックを含めて全15回の予定である。

1. クーロンの法則と電場

2. ガウスの法則、静電ポテンシャルと電位

3. 静電容量、静電エネルギー

4. 定常電流による磁場、ローレンツ力

5. 電磁誘導

6. 変位電流とマックスウェル方程式

この講義は主として高校で物理を履修した人を対象に行われる。物理未履修者には、別項の「初修物理学Ａ、Ｂ」の履修を勧める。

小レポート(60%)と定期試験(40%)の結果の合計により、成績評価を行う。詳細は詳細は授業中に指示する。

講義をもとに自学することを勧める。

現代の自然科学や科学技術の基礎を支えている物理学のうち、熱現象に関わる「熱力学」について講義する。熱力学第1・2法則、エントロピー、熱力学関係式などを理解することを目的とする。

・熱力学第1・2法則、エントロピー、熱力学関係式などの基本的な考え方を理解する。
・教科書の演習問題レベルの問題が解けるようになる。

以下の内容で講義を進める。理解を深めるため、適宜レポートを課す。

１．序論
　　物質の三態、状態図、相律
２．熱力学の基礎概念
　　エネルギー保存則、可逆・不可逆過程、熱機関
３．エネルギーと熱力学第一法則
　　熱と仕事、エンタルピー
４．エントロピーと熱力学第二法則
　　断熱過程と第二法則
５．熱力学第二法則の運用
　　ヘルムホルツとギブズの自由エネルギー、化学ポテンシャル
６．熱力学関数の測定と熱力学第三法則
７．熱力学と統計力学
　　温度の微視的意味、ボルツマン因子と分配関数、エントロピーとボルツマンの式

各項目あたり2〜3回の講義を行う。
授業回数はフィードバックを含め、全15回とする。

特になし

授業中の課題、レポートと定期試験の結果に基づき評価する。
課題とレポートは30点、定期試験は90点とし、100点以上の場合は100点とする。

予習：教科書を読み、概要をつかんでおくと同時に分からない点をチェックしておくことが望ましい。
復習：適宜教科書の演習問題を行い、理解度をチェックする。
時間配分：普段は予習が主となるが、章が終了するごとに復習で演習問題をしっかり解くことが重要である。

力学的運動のみならず、電磁気的現象など自然界のさまざまな分野に共通して登場する振動・波動の基礎について講義する。

自然界に現れる振動・波動現象の基礎的理解を通して、様々な物理現象について考察する能力を養う。

単振動より始めて、減衰振動および強制振動を扱い、自由度が２の場合の連成振動を考察する。次に、一般の自由度の基準振動モードと基準座標について学ぶ。さらに、連続体の振動とそれを記述する波動方程式を述べ、その解の性質や固有振動を取り扱う数学的方法としてのフーリエ級数展開を論じる。これらをもとに波の重ね合わせや干渉・回折等の波の性質について考察する。
授業内容・項目は以下の通り。なお、授業回数はフィードバックを含め全１５回とし、各項目あたり２〜３回の講義を行う。

１. 単振動
単振動の方程式と解、調和振動子のエネルギー
２. 減衰振動と強制振動
抵抗と減衰振動、強制振動と共鳴
３. 連成振動と基準座標
バネ振り子の連成振動、基準座標と基準振動、多自由度質点系の基準振動
４. 連続体の振動
弦の振動、弾性体の振動、気柱の振動、フーリエ級数、固有振動
５. 波動
波動方程式とその解、正弦波、平面波・球面波、反射と透過
６. 波の重ね合わせと干渉
波の干渉、位相速度と群速度、Youngの干渉実験

受講者は物理学基礎論A、Bを履修していることが望ましい。

成績評価は期末試験とレポートの成績によって行なう。詳細は授業内で説明する。

授業で取り上げた例題、レポート課題などを各自解いて復習しておくこと。

力学・電磁気学の基礎的知識を前提とする。

物理学の基礎的テーマについて自ら実験を行い、実験を通して自然と物理学のより深い理解を目指すとともに、実験技術とデータの解析方法を体得する。さらに科学的報告書（レポート、論文）の作成方法を修得する。

実験を通して自然現象を観察し、物理学をより具体的に理解する。
実験技術とデータの解析方法を学び、自ら実験を進められるようになる。
実験ノートが記述でき、実験レポートが作成できるようになる。

以下の課題の中から7〜10課題について実験を行う。１回２コマの時間で１課題の実験を行い、ガイダンス、レポート指導、予備実験日、フィードバックなどを含めて全15回の予定である。一部の曜日では実験結果についてのプレゼンテーションを実験の翌週に行う。

＜力学分野＞
１．フーコー振り子の実験
２．連成振動の実験

＜電磁気学分野＞
３．電気抵抗の測定
４．ホール素子による磁場の測定
５．オシロスコープによるインピーダンスの測定
６．熱電子放出に関する実験

＜熱力学分野＞
７．熱電対による温度の測定

＜光学分野＞
８．レーザー光を用いた実験
９．回折格子による光の波長の測定

＜原子・量子力学分野＞
10．プリズム分光器による原子スペクトルの測定
11．フランク・ヘルツの実験
12．光電効果によるプランク定数の測定
13. 身の回りの放射線−どこからどれくらいくるのか−

特になし

実験の実施と実験報告書に基づき評価する。詳しくは初回ガイダンス時に説明する。

毎回の実験課題について、教科書を読んで予習し、目的や実験原理を理解しておくこと。予習、復習には説明動画も合わせて利用すると良い。

初回ガイダンス（講義形式）での出席表に基づいて班編成を行うので、掲示（９月下旬頃）に注意して必ず出席すること。ガイダンスでは、実験の進め方、全体のスケジュール、レポートの作成および提出に関する注意点などの説明も行う。
「学生教育研究災害傷害保険」等の傷害保険へ加入すること。

This course deals with the mechanics of rigid body based on Newton's mechanics. Description of motion of rigid bodies and related applications will be explained in detail.

To understand various dynamic topics comprehensively based on many practical examples and problems

The main topics in this lecture are as follows;
(Each items will be covered by 2-3 weeks)

1. Curvilinear motion of a particle [1 week]
- Rectangular components, normal and tangential components, cylindrical components
2. Planer motion of a rigid body [2 weeks]
- Translation, rotation about a fixed axis, relative motion analysis using rotating axes
3. General motion of a rigid body [2 weeks]
- The time derivative of a vector in a rotating reference frame
4. Force and energy of a rigid body [3 weeks]
- Mass moment of inertia, equations of motion, principle of work and energy, conservation of energy
5. Impulse and momentum of a rigid body [3 weeks]
- Linear and angular momentum, impact, principle of impulse and momentum, conservation of momentum
6. Three dimensional motion analysis [3 weeks]
- Moments and products of inertia, equations of motion, gyroscopic motion
7. Final Examination
8. Feedback [1 week]

Having taken the course"Fundamental Physics A" is recommended.

Evaluation is based on assignments (40%) and written tests (final exam: 60%).

Self-review is strongly recommended after each lecture.

No specific office hour. Email communication is preffered through [kim.sunmin.6x@kyoto-u.ac.jp].

物理学基礎論Aで学んだ粒子の力学の知識を前提として、質点系と剛体の運動、特に回転運動について、ニュートン力学に基づいて講義する。具体的に、回転座標系などの加速度系における運動方程式、多粒子系の運動の特徴について学んだ後、コマの運動を含む剛体の回転運動について学ぶ。なお、授業内容は2回生段階の理学部講義との整合性を考えて選ばれる。

回転座標系のような非慣性系における粒子系の運動の記述や粒子の集まりとしての剛体の運動に関する基本法則を習得し、演習問題に繰り返し取り組むことにより、具体的な問題を解く能力を身につける。

講義の主な内容は以下の通りである。授業回数は全15回とし、各項目あたり2〜4週で講義を進める。

序章　数学的準備

1 章. 非慣性系における運動方程式
　　並進加速系と回転基準系における質点の運動、慣性力、
　　地球上の物体に対する運動

2 章. 質点系の運動
　　質点系と外力・内力、重心と相対運動、質点系の運動法則

3 章. 剛体と慣性モーメント
　　剛体の運動学的性質、剛体に働く力とトルク、慣性モーメント

4 章. 剛体の簡単な運動
　　剛体の運動方程式、固定軸のまわりの回転、剛体の平面運動、
　　撃力を受けた剛体の平面運動

5 章. 剛体の一般運動
　　慣性テンソル、オイラー方程式、自由回転、オイラーの角、固定点
　　まわりの回転、対称コマの運動

講義の理解のために「物理学基礎論Ａ」を履修済であることを前提とする。

定期試験の評価を主として、レポート点を加味して評価する。詳細は授業中に指示する。

物理学の論理や計算法を自分のものとして納得して使用できるようになるまで、講義内容について復習すること。

自然科学の典型である物理学の考え方・方法・特徴の理解を目的とする。光・波動・電気磁気を題材に、適宜実験を交えながら講じる。予想を出し合い実験で確かめていく過程を積み上げ、＜見えないもの＞が如何にして＜見えてくる＞のか、科学を体験的に学ぶ。
　この講義の目指すところは、理系の専門基礎としての体系的な物理教育の一環ではない。科学入門教育を意識した＜教養としての物理＞である。物理科学関連分野を将来の専門としないであろう者にこそ受講してもらいたい。

予想を出し合い実験で確かめていく過程を積み上げ、物理的なイメージの認識にモデルの果たす役割を体験する。

授業回数はフィードバックを含め全15回とし、以下のような課題について、1課題あたり1〜3週の講義をする予定である。

1.光のスペクトルと原子
2.自由電子が見えたなら
3.電磁波の世界
4.偏光板の世界
5.波の重ね合わせ
6.弦を伝わる波と波動方程式
7.まとめ

高校物理の履修を前提とせず＜初修＞として講じる。繰り返すが、体系的な物理教育の一環を目指すものではなく、高校物理をカバーするものでもない。
微積分・ベクトルなど高校数学の知識はある程度前提とするが、適宜復習補足しながら進める。
前期の「みんなの物理Ⅰ」の履修は前提としない。むしろ重複を避けてより広く自然科学を学ぶことも勧められる。「Ⅰ」と扱う内容こそ違うが「科学入門教育を意識した＜教養としての物理＞」という「みんなの物理 Ⅰ,Ⅱ」の目的は共通している。
文系に受講を制限しないが、理系で物理学の基礎学力が必要とされる分野の者には、それに資するものとしての受講を推奨しない。

講義中に適宜（ほぼ毎週）課すレポートと期末課題および期末試験。詳細は講義で説明。

事後配布資料の感想等を求めることがある。受講後の印象の薄れないうちに速やかに指示された方法で反応すること。

予習原則不要、ただし、中盤少々＜事前＞学習資料を適時提供するので各自の必要に応じて利用すること。

毎週の講義に参加することを前提に開講している。課外活動等で予定調整の困難が予想される者は今学期の履修を見合わせまたの機会の受講を検討されたい。

Plasma is diverse and very abundant. Almost 99% of the visible matter in the observable Universe is in the state of plasma. It is everywhere in Space and on Earth, naturally occurring and produced in laboratories or used in factories. Stars, nebulas, Auroras, sparks, arc welding, thermonuclear reactors - this is just a beginning of a big list of various plasmas.

In this course the so-called fourth state of matter - plasma, will be introduced. We will start with a brief overview of possible plasmas and will define it. Next, we'll go into some details about plasma description. There are various approaches to describe plasma, they depend on the plasma kind. We will mainly focus on a single particle approach. If you are not familiar with some mathematics or physics, I will introduce the necessary concepts in class. So any humanities students are welcome.

After we finish with a more formal descriptions, we will review some of the cosmic plasmas: our Sun, solar wind, and Auroras.

Then I will introduce some of technological plasma applications and will focus on explanation of a magnetic confinement of plasma for energy generation.

The goal of this course is to introduce listeners to the "forth state of matter" - plasma.
To understand what is plasma and what are its properties.
To learn the role of plasma in the cosmic phenomena.
To learn about scientific and technological applications of plasma.
To understand basic idea of the fusion energy research.

1. Kinds of plasma, definitions of plasma.
2. Gas discharges: we'll follow an electron and discover the fundamentals of ionization, excitation, and other phenomena important in gas discharges and more.
3. Laboratory plasma and how to make one: breakdown of gases.
4. Laboratory plasma: glow, arc and corona discharges.
5. Technological applications of plasma.
6. Cosmic plasma: star formation and start structure.
7. From Sun to Earth: solar corona, solar wind, and Aurora.
8.The ultimate energy source on Earth: thermonuclear fusion.

15 lectures in total and one feedback class.
1-2 lessons will be held for each item.

At the beginning of the course, you do not need the knowledge of Mathematics and Physics. Some grasp of Mathematics and Physics is important, however, the essential knowledge for the course will be provided as needed in class.

Evaluation will be based on:
10% attendance and participation
20% homework
20% quiz
50% final exam

Preparation for lectures will include revision of class materials and homework assignments. Detailed instructions will be given during the class.

　正電荷を持ったイオンと負電荷を持った電子によって構成されるプラズマを対象とした学問である「プラズマ科学」は，将来の基幹エネルギーとして期待される核融合発電の実現，宇宙や惑星磁気圏における現象の理解，超高強度レーザーによる様々な応用研究など，広範な最先端科学を支える基盤となっている．
　本講義の前半では，その研究対象であるプラズマの定義と諸性質について概説すると共に，プラズマ科学の歴史について振り返ることで以降の講義の導入を行う．
　後半は，実際にプラズマ科学の最先端研究を行っている講師から，(A)宇宙プラズマ，(B)磁気圏プラズマ，(C)光量子プラズマ，(D)核融合プラズマの概要と，各々の分野で得られた科学的発見について紹介する．
　以上の講義から，プラズマ科学の基礎的知識を習得するとともに，プラズマ科学を通して，文理問わず創造性を育む上で重要な科学的教養を身に付けることを目指す．

(1) プラズマの定義と諸性質を理解する．
(2) (A)-(D)の概要と，各々の分野で得られた科学的発見について理解する．
(3) (1)，(2)を通して，創造性を育む上で重要な科学的教養を身に付ける．

第1回　ガイダンス　　担当：今寺

第2-4回　「プラズマ」とは？　　担当：今寺
固体・液体・気体に次ぐ第4の物質状態であるプラズマの定義とその生成方法について概説するとともに，プラズマ科学を学ぶ上で必要な熱統計力学や電磁気学の基礎と，それに関連したプラズマの諸性質について説明することで，以降の講義の前提となる基礎知識を伝える．

第5回：「プラズマ科学」とは？　　担当：今寺
プラズマ科学全体の歴史を振り返り，本分野でこれまでどのような科学的発見が得られて来たかについて概説することで，以降の講義の導入を行う．

第6-7回：宇宙プラズマ　　担当：横山
宇宙は実はプラズマで満たされている．太陽はその代表例で，その最外層大気コロナでおこる太陽フレアなどのプラズマ現象を動画として見ることができる．宇宙におけるプラズマと磁場との相互作用によって生じる現象について紹介する．

第8回：磁気圏プラズマ　　担当：齊藤
太陽から放出され地球に流れて来るプラズマ（太陽風）と地球磁場との相互作用によって起こるオーロラ現象について解説する．人工衛星を使った観測を紹介し，そのデータを基にして，地球を囲むプラズマがオーロラとして発光するまでの物理的仕組みを解き明かす．

第9-11回：光量子プラズマ　　担当：松井
レーザー光線は様々な産業の根幹をなす技術であり，これを高強度にして物質に照射すると物質は一瞬で高温・高密度のプラズマとなる．このレーザー光線を利用した様々な応用技術について解説する．内容に応じて，ゲスト講師の招聘も検討する．

第12-13回：核融合プラズマ　　担当：村上
核融合に必要な超高温のプラズマに現れる不思議な構造を中心に解説する．プラズマ中の粒子や熱の輸送，それらを遮る流れ場や電流の自発形成など，様々な複雑現象の謎を探る．

第14回：まとめ　担当：今寺
全体のまとめを行うとともに，本講義で得られた科学的教養について論考する．

第15回：フィードバック　担当：今寺

スタート時点ではプラズマ科学に関する数学や物理の知識は必要としないが，講義内容を理解する上で必要となる関連知識については適宜紹介するので，各自予習，および復習する必要がある．

(a)毎回の講義中に出題される課題の点数と，(b)期末レポートの点数の合計で評価する．(a)と(b)の比率は8:2とする．(b)については，数式を用いて解くような問題ではなく，プラズマ科学全般を体系的にスライドでまとめる課題とする．

予習：事前にPandAにアップロードされた資料を学習する．
復習：期末レポートに向けて，各回の講義内容のまとめを行う．

期末レポート作成のために，PowerPointあるいはそれと同等のソフトウェアが使用できることが望ましい．

熱現象はとても身近な現象であるが，熱を物理学的に記述することは容易ではない．現代的な熱の理解は，原子・分子のエネルギーだが，エントロピーを導入することで，こうしたミクロな自由度の詳細によらない普遍的な熱力学の体系が構築される．熱力学において中心的な役割を演じるエントロピーを理解するとともに，自然界における物理法則のなかで，最も基本的といえる熱力学第２法則を学ぶ．

熱に関係した状態量としてのエントロピーを理解し，熱力学第２法則のエントロピーを用いた定式化とその応用など，熱力学の基礎的な体系を習得する．

熱平衡状態や示量変数といった熱現象を扱う上での基礎的事項を導入し，熱力学第１法則，熱力学第２法則を定式化し，熱力学の理論体系を学んでいく．熱力学において中心的な役割を演じるエントロピーを理解し，熱力学の応用について学ぶ．以下の順序で講義を進める．授業回数はフィードバックを含め全15回とし，各項目について1~4回の講義を行う.

1. はじめに
講義で学ぶ熱力学について，高校で学んだ内容にふれながら概観する．

2. 理想気体の熱力学と状態量としてのエントロピー
まず，理想気体に限定して，熱力学第1法則や熱機関の効率の問題を説明する．無限小過程において，熱量は不完全微分だが温度で割ることで完全微分にすることができる．このようにして導入される状態量としてのエントロピーを説明し，理想気体のエントロピーの具体的な表式を導出する．

3. 普遍的な熱力学の体系と熱力学第２法則
一般的な系について熱力学の体系を構築していく．熱力学がどのような系を対象とするかについて述べた後，示量変数，内部エネルギー，示強変数，準静的過程等を定義し，熱力学第2法則について説明する．熱機関の最大効率の問題に関して，カルノーサイクルが最大の効率をもつことを示し，クラウジウスの不等式を介して，一般的な系におけるエントロピーを導入する．種々の熱力学関数を導入して，様々な条件下での熱平衡条件について説明する．

4. 熱力学の応用
熱力学の応用として，ファン・デル・ワールス状態方程式の導出と気体の液化条件，多成分系における化学反応での質量作用の法則の導出，ゴムの熱力学などについて説明する．

5. 相転移
相転移の分類と1次相転移における潜熱，気体-液体相転移について説明する．

受講者は「物理学基礎論Ａ」(力学)を履修していることが望ましい。偏微分など講義で必要とする数学については適宜，補足する．

レポート課題（50点）およびPandA上で実施するオンラインテスト（50点）によって評価する．

講義内容を復習し，よくわからない点については他の受講生と議論したり，教員へ質問するなど，内容の理解に努めること．

質点の力学の知識を前提として、質点系の力学と剛体の力学を講義する。加速度系、特に回転座標系における運動方程式の説明から始めて、いろいろなコマの運動を含む物体の回転運動を、ニュートン力学の理論として学ぶ。理科系学生を対象とする。

加速系における質点系の運動の記述や、質点の集まりとしての剛体の運動を理解する。

講義の主な内容は以下の通りである。授業回数はフィードバックを含め全15回とし、各テーマの内容について、それぞれ2~3回の講義を行う。

１. 相対運動と非慣性系における運動方程式
座標系の並進、座標系の回転、非慣性系における質点の運動
２. 質点系の運動
質点系と外力・内力、質点系の重心と相対運動、質点系の運動法則と保存量
３. 剛体の運動
剛体の運動学的性質、剛体の運動の一般論、固定軸まわりの運動、平面運動、撃力による運動
４. 固定点のある剛体の回転運動
Euler角、剛体の自由回転、コマの運動
５. 固定点のない剛体の運動
コマの色々な運動、ブーメランの運動

講義の理解には「物理学基礎論Ａ」を履修していることが求められる。

筆記試験の結果によるが、レポートの提出（任意）があれば内容に基づいて評価の対象とする。

講義をもとに自学することを勧める。

質点（１粒子）の力学の知識を前提として、【質点系】（＝多粒子系）と【剛体の力学】および、【回転座標系】などの【加速度系】における運動方程式とその応用について、【ニュートン力学】に基づいて学習する。本講義により、（地球を含め）回転を伴う物体の運動の多彩なダイナミックスの理解を目指す。理科系学生を対象とする。

ニュートン力学に基づいた、【多粒子系の運動】、【剛体の運動】、【回転座標系】に関する基本的な法則を習得する。レポート課題、演習問題に取り組み、具体的な応用問題を解く能力を身につける。

講義の主な内容は以下の通りである。授業回数はフィードバックを含め全15回とし、1回の講義で2〜3の小項目を扱う。
（幾つかの小項目はレポート問題にする場合もある。）

１．質点系の力学
1-0 質点の力学（復習）
1-1 質点系の運動方程式〜重心運動
1-2 2質点系の相対運動
1-3 2つの天体の運動
1-4 角運動量（復習）
1-5 2質点系の角運動量
1-6 N質点系の重心運動と角運動量
1-7 ロケットとジェットの力学
1-8 連成振子（水平バネ振子）の基準振動

２．剛体の力学〜回転運動
2-1 剛体の概念と運動方程式
2-2 角速度ベクトルと慣性モーメント
2-3 剛体の一般の運動〜並進と回転
2-4 回転と並進のエネルギー
2-5 慣性モーメントの性質と計算
2-6 固定軸周りの回転〜タイヤの回転
2-7 剛体振子
2-8 回転の例１〜ヨーヨー
2-9 回転の例２〜円柱の転がり
2-10 回転の例３〜ビリヤード
2-11 ジャイロ現象
2-12 地球の歳差運動（ジャイロ現象）〜大周期（約26,000年）で地軸方向が変わる

３．非慣性系（回転系）での運動
3-1 慣性系と非慣性系〜回転系での遠心力とコリオリ力
3-2 自転する地球上での運動方程式
3-3 高速回転する中性子星〜パルサー
3-4 静止衛星
3-5 静止物体を回転系から見た場合
3-6 地球の自転の効果：落下運動に対する影響〜ナイルの放物線
3-7 地球の自転の効果：水平運動に対する影響〜フーコー振子と弾道

４．剛体の回転とオイラーの運動方程式
4-1 剛体の回転と剛体系
4-2 剛体系での回転の運動方程式〜オイラーの運動方程式
4-3 対称コマの自由回転〜小周期（約1.2年）で地軸方向がブレる歳差運動
4-4 剛体の自由回転の安定性と不安定性〜ラケットの回転の安定と不安定

講義の理解には「物理学基礎論Ａ」を履修していることが望ましい。

【筆記試験】の結果と【レポート】の内容に基づいて評価する。詳しくは授業中に説明するのでそちらを参照すること。

授業で取り上げた例題、レポート課題等は各自解いて復習しておくこと。

Quantum mechanics is one of the most successful theories in physics. It describes the physics of the microscopic world: molecular, atomic and subatomic processes. At first, we will follow the history of the quantum mechanics, and start with the black body radiation. The necessity of quantization arises from the failure to describe the black body radiation using classical physics. We will then examine the experimental evidences of the particle-wave duality. The Schrodinger equation is then introduced to describe simplest quantum systems. This course aims to show the necessity of quantum mechanics and to give listeners tools to describe the basic quantum systems.

To understand the fundamental concepts of quantum mechanics.
To learn mathematical methods which describe quantum objects.

In this course the following topics are covered:

1. Brief overview of relativistic energy and momentum. When classical physics was not enough anymore.
2. Black body radiation. Classical and quantum approaches.
3. Quantum properties of electro-magnetic radiation: photoelectric effect, Bothe experiment, Compton effect.
4. Rutherford model of atom.
5. Bohr model of atom.
6. Wave properties of particles: De Broglie's wave hypothesis.
7. Experimental conformations of De Broglie's hypothesis. Uncertainty principle.
8. Wave function and Schrodinger equation.
9. Particle in the infinite potential well.
10. One dimensional quantum system: harmonic oscillator.
11. Quantum tunneling of particles through potential barriers.
12. Physical states and operators.
13. Postulates of quantum mechanics.
14. Quantization of angular momentum.

15. lectures in total and one feedback class

It is desirable to take introduction to physics A and B courses. Knowledge of mechanics and wave theory is welcome.

Evaluation will be based on:
30% homework, attendance, and participation
20% quiz
50% final exam

Preparation for lectures will include revision of class materials and homework assignments. Detailed instructions will be given during the class.