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検索対象: 量子力学 Ⅰ[物理入門コース 5]

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量子力学 Ⅰ[物理入門コース 5]


物 理 入 門 コ ー ス 5 量 子 力 学 I

量子力学 Ⅰ[物理入門コース 5]


戸 田 盛 和 ・ 中 嶋 貞 雄 編 物 理 入 門 コ ー ス 5 量 子 力 学 I 原 子 と 量 子 中 嶋 貞 雄 著 岩 波 書 店

量子力学 Ⅰ[物理入門コース 5]


中 嶋 貞 雄 1923 年 静 岡 県 に 生 ま れ る . 1945 年 東 京 大 学 理 学 部 物 理 学 科 卒 業 . 名 古 屋 大 学 理 学 部 教 授 , 東 京 大 学 物 性 研 究 所 教 授 ( 同 所 長 ) , 東 海 大 学 理 学 部 教 授 を 歴 任 . 東 京 大 学 名 誉 教 授 , 理 学 博 士 . 専 攻 , 物 性 理 論 . 著 書 : 『 量 子 の 世 界 」 ( 東 京 大 学 出 版 会 ) , 『 超 伝 導 入 門 』 ( 培 風 館 ) , 『 現 代 物 理 学 の 基 礎 物 性 Ⅱ 』 ( 岩 波 講 座 ) , 『 例 解 量 子 力 学 演 習 』 ( 岩 波 書 店 ) , 『 超 伝 導 』 ( 岩 波 新 書 ) , そ の 他 . 量 子 力 学 著 者 発 行 者 発 行 所 電 話 1 〔 物 理 入 門 コ ー ス 5 〕 1983 年 4 月 20 日 第 1 刷 発 行 ⑥ 1997 年 5 月 15 日 第 18 刷 発 行 な か じ ま さ だ お 中 嶋 貞 雄 安 江 良 介 株 式 会 社 岩 波 書 店 〒 101 ー 02 東 京 都 千 代 田 区 ー ツ 橋 2 ー 5 ー 5 案 内 03 ー 5210-40 Ⅸ ) 印 刷 ・ 理 想 社 カ バ ー ・ 精 興 社 製 本 ・ 牧 製 本 ISBN4 ー ( 用 ー 007645 ー 0 Printed ⅲ Japan く 日 本 複 写 権 セ ン タ ー 委 託 出 版 物 〉 本 書 の 無 断 複 写 は , 著 作 権 法 E で の 例 外 を 除 き , 禁 じ ら れ て い ま す . 本 書 か ら の 複 写 は , 日 本 複 写 権 セ ン タ ー ( 03 ー 3401 ー 2382 ) の 許 諾 を 得 て 下 さ い .

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戸 田 盛 和 ・ 中 嶋 貞 雄 編 物 理 入 門 コ ー ス 広 く 理 工 系 学 生 に 役 立 つ 全 1 0 巻 A 5 判 上 製 理 工 系 諸 学 科 の 学 生 が 物 理 学 の 基 礎 を 学 ぶ た め の 理 想 的 な 教 科 書 ・ 参 考 書 . 第 一 線 の 物 理 学 者 が , 本 質 を 徹 底 的 に か み く だ い て 易 し く 書 き お ろ し た . 編 集 ・ レ イ ア ウ ト に も 工 夫 を こ ら し て , 楽 し く 読 み 進 め ら れ る よ う 周 到 な 配 慮 が な さ れ て い る . 力 学 2 解 析 力 学 3 電 磁 気 学 I 電 場 と 磁 場 電 磁 気 学 Ⅱ 変 動 す る 電 磁 場 ・ 量 子 力 学 I 原 子 と 量 子 ・ 量 子 力 学 Ⅱ 基 本 法 則 と 応 用 ・ 7 熱 ・ 統 計 力 学 8 弾 性 体 と 流 体 9 相 対 性 理 論 10 物 理 の た め の 数 学 6 5 4 1 ・ 戸 田 盛 和 著 258 頁 2 “ 0 円 ・ ・ 小 出 昭 一 郎 著 192 頁 2230 円 長 岡 洋 介 著 長 岡 洋 介 著 中 嶋 貞 雄 著 ・ 中 嶋 貞 雄 著 戸 田 盛 和 著 ・ 恒 藤 敏 彦 著 中 野 董 夫 著 和 達 三 樹 著 230 頁 2440 円 148 頁 1840 円 230 頁 2330 円 240 頁 2300 円 232 頁 2330 円 264 頁 2440 円 234 頁 2330 円 288 頁 2621 円 岩 波 書 店 刊 定 価 は 表 示 価 格 に 消 費 税 が 加 算 さ れ ま す 1997 年 4 月 現 在

量子力学 Ⅰ[物理入門コース 5]


138 5 原 子 構 造 と 量 子 論 た と え ば , 振 動 数 堺 で 調 和 振 動 を お こ な っ て い る 荷 電 粒 子 が , そ の 振 幅 よ り は る か に 波 長 の 長 い 光 を 放 出 , 吸 収 し て 遷 移 を お こ す と す る と , そ の エ ネ ル ギ ー E = 〃 ん 。 の 変 化 は 土 ん ン e に か ぎ ら れ る . 量 子 数 れ の 変 化 」 れ で あ ら わ す と 」 れ = 士 1 ( 5.32 ) が 許 容 転 移 で , 他 は す べ て 禁 止 転 移 で あ る に の 選 択 則 は , 物 理 入 門 コ ー ス 『 量 子 力 学 Ⅱ 』 で 導 く ). 放 出 ・ 吸 収 さ れ る 光 の 振 動 数 ン は 振 動 子 の 力 学 的 振 動 数 堺 と 一 致 す る こ と に な る が , こ れ は 調 和 振 動 子 の 場 合 の 特 殊 事 情 で あ っ て , た と え ば 水 素 原 子 の ( 5.23 ) に つ い て は こ う は な ら な い .

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XI 目 次 物 理 入 門 コ ー ス に つ い て は し め に 1 原 子 と エ ー テ ル 1 ー 1 序 論 ・ ト 2 真 空 と 気 体 の 圧 力 ・ 1 ー 3 原 子 と 分 子 ・ 1 ー 4 原 子 番 号 と 質 量 数 ・ 1 ー 5 光 の 粒 子 論 と 波 動 論 ・ 13 波 動 方 程 式 ・ 1 ー 7 真 空 概 念 の 変 革 ・ 2 荷 電 粒 子 の 弾 道 論 2 ー 1 序 論 ・ 2 ー 2 電 場 に よ る 運 動 制 御 ・ 2 ー 3 磁 場 に よ る 運 動 制 御 ・ 2 ー 4 同 位 体 の 質 量 分 析 ・ 2 ー 5 素 電 荷 の 測 定 ・ 1 っ ~ 5- 0 2 9 、 0 1 2 つ つ つ つ つ ・ 4 ・ 4

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5 ー 7 ゾ ン マ ー フ ェ ル ト の 量 子 化 条 件 ・ 目 ー 1 ー 2 ー 3 次 6 6 6 6 6 ー 6 6 6 7 7 ー 7 ー 7 7 7 7 7 ー 6 ー 5 4 ー 6 ー 5 ー 4 ー 3 2 1 粒 子 ・ 波 動 の 2 重 性 ド ・ プ ロ ー イ の 物 質 波 ・ コ ン プ ト ン 散 乱 と X 線 の 粒 子 性 波 動 の 複 素 数 表 示 ・ 結 晶 に よ る X 線 散 乱 序 論 幾 何 光 学 と ニ ー ト ン カ 学 ・ シ ュ レ ー デ ィ ン ガ ー 方 程 式 の 発 見 ・ 量 子 力 学 の 確 立 調 和 振 動 子 の エ ネ ル ギ ー 準 位 ・ シ ュ レ ー デ ィ ン ガ ー 方 程 式 と エ ネ ル ギ ー 準 位 運 動 量 表 示 の 波 動 関 数 ・ 不 確 定 性 原 理 ・ 確 率 振 幅 と し て の ・ 電 子 波 の 回 折 ・ 序 論 ・ 問 題 略 解 ・ 索 引 X111 ・ 154 ・ 209 ・ 199 ・ 1 男 ・ 188 ・ 184 ・ 179 ・ 175 ・ 171 ・ 170 ・ 169 ・ 165 ・ 159 ・ 156 ・ 152 ・ 148 ・ 141 ・ 140 ・ 139

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136 5 原 子 構 造 と 量 子 論 ( 5.30 ) の 形 に 表 現 で き る こ と に 気 づ い た . こ れ を 確 か め る に は , 陽 子 の ま わ り の 電 子 の 運 動 を 正 準 形 式 で 記 述 す る 必 要 が あ る . 電 子 の 位 置 を 軌 道 平 面 上 の 極 座 標 , つ ま り 陽 子 か ら の 距 離 だ と 陽 子 の ま わ り の 回 転 角 で あ ら わ そ う . r に 対 応 す る 運 動 量 を カ , , に 対 応 す る 。 運 動 量 ' を の と 書 く . 括 弧 づ き に し た の は , が 普 通 の 座 標 で な く 角 度 で あ る こ と に 対 応 し て , も 普 通 の 運 動 量 で は な く , す ぐ あ と で わ か る よ う に 実 は 角 運 動 量 に な る か ら で あ る ( こ の 点 の 一 般 論 に 興 味 が あ る 読 者 は , 物 理 入 門 コ ー ス 『 解 析 力 学 』 を 参 照 ) . こ れ ら の 正 準 変 数 を 使 う と , ハ ミ ル ト ニ ア ン は 次 の 形 に な る . 2 襯 1 1 2 襯 er2 ( 5.31 ) 4 応 EO だ 例 題 2 ( 5.31 ) の ハ ミ ル ト ニ ア ン を 使 っ て 正 準 運 動 方 程 式 を 書 き 下 し , 極 座 標 で あ ら わ し た ニ [ 解 ] ま ず ー ト ン の 運 動 方 程 式 を 導 け . dr öH 第 2 式 か ら の は 角 運 動 量 ( 5.10 ) で あ る こ と が わ か る . 襯 に 代 入 す る と , 第 1 式 は r に た い す る ニ mer 上 式 を DFI ar DFI ー DH 4 応 Eor ー ト ン の 運 動 方 程 式 を あ た え , 第 2 た だ し , プ ラ ン ク の 場 合 に は 〃 = 0 を ゆ る す こ と が で き た が , ポ ー ア の 場 合 る . し た が っ て , 2 応 ん = れ ん と な り , ポ ー ア の 量 子 化 条 件 ( 5.21 ) が 得 ら れ る . 軌 道 は = ん で あ ら わ さ れ , ( 5.30 ) の 左 辺 は 図 5 ー 14 の 灰 色 の 部 分 の 面 積 で あ 空 間 は 円 筒 面 と 考 え た 方 が よ い ). 角 運 動 量 の 大 き さ を ん と す れ ば , 代 表 点 の す か ら , 0 ミ ミ 2 応 と 制 限 し て よ く , = 0 と = 2 応 と は 同 じ 点 を あ ら わ す ( 相 点 で 代 表 さ れ る ( 図 5 ー 14 ). た だ し , と 十 2 応 と は 円 周 上 で 同 し 位 置 を あ ら わ 円 運 動 は r = 定 数 , = 0 の 場 合 で , こ の と き 電 子 の 状 態 は 蒴 平 面 上 の 1 式 は 角 運 動 量 保 存 則 を あ た え る . 第 1 式 最 右 辺 の 第 2 項 が 遠 心 力 で あ る . ー

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1 原 子 と 工 ー テ ル 2 論 序 そ の 大 き さ は お よ そ 10 ー 1 。 m で あ る . 原 子 ( at 。 m ) は ミ ク ロ な 力 学 系 で あ っ て , し た が っ て , 原 子 物 理 学 で は し ば し ば IA ( オ ン グ ス ト ロ ー ム ) = 10 ー 1 。 m を 長 さ の 単 位 に え ら ぶ . 他 方 , 私 た ち の ま わ り に あ る マ ク ロ な 物 体 は , 長 さ の 単 位 と し て 1 m と か 1 cm が ち ょ う ど 手 頃 で あ る よ う な 大 き さ を も っ て い る . ミ ク ロ な 立 場 か ら マ ク ロ な 物 体 を 見 る と , 1 粒 の 食 塩 も 1020 個 と い う よ う な 途 方 も な く 多 数 の 原 子 で で き た 巨 大 な 力 学 系 で あ る . 原 子 や 電 子 (electron) と い う 言 葉 は 現 在 で は 日 常 語 に な っ て い る け れ ど も , 物 理 学 の 対 象 と し て ミ ク ロ な 粒 子 が 本 格 的 に 研 究 さ れ る よ う に な っ た の は , そ う 遠 い 昔 の こ と で は な い . 電 子 の 存 在 が は っ き り し た の は 19 世 紀 末 で あ り , 原 子 が 太 陽 系 に 似 た 構 造 を も っ こ と は 20 世 紀 に な っ て か ら 明 ら か に な っ た . 原 子 の 中 心 に は プ ラ ス の 電 荷 を も つ 重 い 原 子 核 ( at 。 mic nucleus, 単 に 核 と も い う ) が あ り , マ イ ナ ス の 電 荷 を も つ 軽 い 電 子 が 核 の ま わ り を 運 動 し て い る . 見 す る と , 諸 君 が こ れ ま で 学 習 し て き た 力 学 ( 物 理 入 門 コ ー ス 『 カ 学 』 ) と 電 磁 気 学 ( 同 『 電 磁 気 学 』 ) を 使 っ て , 太 陽 系 と 同 し よ う に 原 子 の 問 題 も 扱 え そ う で あ る . 果 し て そ う だ ろ う か ? 答 は ノ ー で あ る . 第 5 章 で 詳 し く 述 べ る よ う に , 原 子 が 安 定 に 存 在 す る と い う 事 実 を 諸 君 の 知 っ て い る 力 学 と 電 磁 気 学 で 説 明 す る こ と は で き な い . 原 子 や 電 子 に か ぎ ら ず 一 般 に ミ ク ロ な 力 学 系 を 扱 う た め に は , 量 子 力 学 (quantum mechanics) と い う 新 し い 力 学 法 則 が 必 要 な の で あ る . ー ト ン ( I. Newt 。 n ) の 力 学 や マ ク ス ウ ェ ル ( J. C. Maxwell) の 電 磁 気 学 は , 原 子 物 理 学 が 発 展 す る 以 前 に マ ク ロ な 物 理 現 象 の 基 本 法 則 と し て 確 立 さ れ た も の で ご く 限 ら れ た 条 件 の も と で し か ミ ク ロ な 現 象 に 使 え な い . 現 在 で は 古 典 あ り , 論 (classical theory) と よ ん で 量 子 論 (quantum theory) と 区 別 す る . と こ ろ で , こ れ ま で の 量 子 力 学 の テ キ ス ト は , 20 世 紀 は し め に 古 典 論 の 直 面 し た 困 難 , ミ ク ロ な 現 象 を 古 典 論 で 扱 っ た 場 合 に お こ る 実 験 事 実 と の 救 い が た い 食 い 違 い か ら 説 き お こ す の が 通 例 で あ っ た . こ の ス タ イ ル は , 古 典 論 に 精 通

量子力学 Ⅰ[物理入門コース 5]


フ ァ イ ン マ ン , レ イ ト ン , サ ン ズ 著 フ ァ イ ン マ ン 物 王 里 学 全 5 冊 軽 装 版 B 5 判 平 均 400 頁 ー カ 学 Ⅱ 光 ・ 熱 ・ 波 動 Ⅲ 電 磁 気 学 Ⅳ 電 磁 波 と 物 性 V 量 子 力 学 ・ 坪 井 忠 ニ 訳 富 山 小 太 郎 訳 宮 島 龍 興 訳 戸 田 盛 和 訳 ・ 砂 川 重 信 訳 本 体 3010 円 本 体 3600 円 本 体 2910 円 本 体 3200 円 本 体 4078 円 岩 波 書 店 刊 定 価 は 表 示 価 格 に 消 費 税 が 加 算 さ れ ま す 1997 年 4 月 現 在