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目次

物性物理100問集

物性物理100問集

  • 大阪大学インタラクティブ物質科学・カデットプログラム物性物理100問集出版プロジェクト(編)/ 木村 剛(監修)/ 小林 研介(監修)/ 田島 節子(監修)
  • 問題
  • 第1章 物性物理のための量子力学・統計力学・相対論
    • 問1 量子力学における基底変換
    • 問2 立方体中に閉じ込められた自由粒子
    • 問3 ポテンシャル中の電子の振る舞い
    • 問4 量子力学における調和振動子
    • 問5 変分法による波動関数の導出
    • 問6 1次元非調和振動子の熱膨張係数
    • 問7 Bose粒子とFermi粒子の波動関数
    • 問8 Bose粒子とFermi粒子の統計性
    • 問9 ゴム弾性の統計力学による解析
    • 問10 表面吸着の統計力学による解析
    • 問11 物性物理学における相対論効果
  • 第2章 結晶構造
    • 問12 結晶の結合メカニズム
    • 問13 分子性結晶とイオン結晶の凝集エネルギー
    • 問14 典型的な結晶構造
    • 問15 逆格子ベクトル
    • 問16 Brillouin領域の体積
    • 問17 Brillouin領域の描画
    • 問18 蜂の巣格子
    • 問19 構造相転移とドメイン
    • 問20 結晶のステレオ投影
  • 第3章 X線粒子線回折
    • 問21 回折実験における粒子のエネルギースケール
    • 問22 結晶における回折条件
    • 問23 X線回折における構造因子
    • 問24 結晶構造因子と消滅則
    • 問25 粉末と単結晶のX線回折
    • 問26 回折パターンによる格子定数の同定
    • 問27 中性子線を用いた磁気回折
  • 第4章 格子振動
    • 問28 フォノンの分散関係
    • 問29 Dulong−Petitの法則
    • 問30 音響フォノンと光学フォノン
    • 問31 Einsteinモデルにおける格子比熱
    • 問32 Debyeモデルにおける格子比熱
    • 問33 融解温度とDebye温度
  • 第5章 自由粒子
    • 問34 Landau準位
    • 問35 自由電子系の状態密度と体積弾性率
    • 問36 自由電子系の化学ポテンシャル
    • 問37 自由電子系の比熱
    • 問38 低温における電子の輸送現象
    • 問39 ハーフメタルとセミメタル
    • 問40 de Haas−van Alphen効果を用いたFermi面の観測法
    • 問41 3次元系のBose−Einstein凝縮
    • 問42 2次元系のBose−Einstein凝縮
  • 第6章 金属・半導体中の自由電子
    • 問43 Drudeモデルにおける電気伝導
    • 問44 抵抗率による電子の物理量の推定
    • 問45 プラズマ振動
    • 問46 表面プラズマ振動
    • 問47 電子の電磁波応答における近似
    • 問48 Hall効果による物理量の推定
    • 問49 DrudeモデルにおけるHall効果
    • 問50 サイクロトロン共鳴を用いた電子の有効質量の測定法
    • 問51 エントロピーとSeebeck効果
  • 第7章 電子のエネルギーバンド
    • 問52 物質中の多体問題とその近似
    • 問53 Blochの定理
    • 問54 Kronig−Penneyポテンシャル中の電子の運動
    • 問55 2次元正方格子における強束縛近似
    • 問56 蜂の巣格子におけるエネルギーバンド
    • 問57 kp摂動に基づくエネルギーバンド
    • 問58 正八面体型結晶場によるd軌道のエネルギー分裂
  • 第8章 半導体
    • 問59 半導体中の電子密度と正孔密度
    • 問60 pn接合における空乏層
    • 問61 キャリアの移動度と拡散係数の関係式(Einsteinの関係式)
    • 問62 半導体接合におけるSchottky障壁
    • 問63 半導体の光吸収スペクトル
  • 第9章 誘電体・光学応答
    • 問64 誘電体の分類と焦電定数の対称性に基づく考察
    • 問65 金属と半導体の誘電関数
    • 問66 複素電気感受率とKramers−Kronigの関係
    • 問67 時間に依存する摂動論と状態遷移
    • 問68 Maxwell方程式における対称性
    • 問69 点電荷と点光源が生成する電磁場
    • 問70 光の偏光と偏光子
    • 問71 物質境界における電磁波の屈折と反射
    • 問72 うなりの伝搬と波束の群速度
    • 問73 レーザーの発振原理
  • 第10章 相転移
    • 問74 秩序変数と相転移
    • 問75 ヘリウムの液化
    • 問76 高温相から低温相への1次相転移
    • 問77 合金における相転移
  • 第11章 磁性
    • 問78 帯磁率と磁化の温度依存性
    • 問79 磁気モーメントの熱力学的解析
    • 問80 常磁性体の帯磁率
    • 問81 1軸異方性を有する反強磁性体
    • 問82 マグノンの分散関係
    • 問83 2次元Ising模型と平均場近似
    • 問84 古典論における磁性(Bohr−van Leeuwenの定理)
    • 問85 スピン軌道相互作用とLandéのg因子
    • 問86 希土類金属の角運動量と磁性
    • 問87 磁性イオンの磁気共鳴
    • 問88 遷移金属における軌道角運動量
  • 第12章 超伝導
    • 問89 BCS理論の定性的説明
    • 問90 超伝導体の侵入長
    • 問91 超伝導体における磁束の量子化
    • 問92 超伝導体の分類と臨界磁場
    • 問93 超伝導体におけるCooper対の形成機構
    • 問94 Josephson接合と超伝導リング
  • 第13章 測定法
    • 問95 有効質量の測定法
    • 問96 バンドギャップの決定法
    • 問97 核磁気共鳴法
    • 問98 構造パラメータの解析法
    • 問99 温度の測定法
    • 問100 光電子分光の原理
  • 解答例
  • 第1章 物性物理のための量子力学・統計力学・相対論〈解答例〉
    • 問1 量子力学における基底変換〈解答例〉
    • 問2 立方体中に閉じ込められた自由粒子〈解答例〉
    • 問3 ポテンシャル中の電子の振る舞い〈解答例〉
    • 問4 量子力学における調和振動子〈解答例〉
    • 問5 変分法による波動関数の導出〈解答例〉
    • 問6 1次元非調和振動子の熱膨張係数〈解答例〉
    • 問7 Bose粒子とFermi粒子の波動関数〈解答例〉
    • 問8 Bose粒子とFermi粒子の統計性〈解答例〉
    • 問9 ゴム弾性の統計力学による解析〈解答例〉
    • 問10 表面吸着の統計力学による解析〈解答例〉
    • 問11 物性物理学における相対論効果〈解答例〉
  • 第2章 結晶構造〈解答例〉
    • 問12 結晶の結合メカニズム〈解答例〉
    • 問13 分子性結晶とイオン結晶の凝集エネルギー〈解答例〉
    • 問14 典型的な結晶構造〈解答例〉
    • 問15 逆格子ベクトル〈解答例〉
    • 問16 Brillouin領域の体積〈解答例〉
    • 問17 Brillouin領域の描画〈解答例〉
    • 問18 蜂の巣格子〈解答例〉
    • 問19 構造相転移とドメイン〈解答例〉
    • 問20 結晶のステレオ投影〈解答例〉
  • 第3章 X線粒子線回折〈解答例〉
    • 問21 回折実験における粒子のエネルギースケール〈解答例〉
    • 問22 結晶における回折条件〈解答例〉
    • 問23 X線回折における構造因子〈解答例〉
    • 問24 結晶構造因子と消滅則〈解答例〉
    • 問25 粉末と単結晶のX線回折〈解答例〉
    • 問26 回折パターンによる格子定数の同定〈解答例〉
    • 問27 中性子線を用いた磁気回折〈解答例〉
  • 第4章 格子振動〈解答例〉
    • 問28 フォノンの分散関係〈解答例〉
    • 問29 Dulong−Petitの法則〈解答例〉
    • 問30 音響フォノンと光学フォノン〈解答例〉
    • 問31 Einsteinモデルにおける格子比熱〈解答例〉
    • 問32 Debyeモデルにおける格子比熱〈解答例〉
    • 問33 融解温度とDebye温度〈解答例〉
  • 第5章 自由粒子〈解答例〉
    • 問34 Landau準位〈解答例〉
    • 問35 自由電子系の状態密度と体積弾性率〈解答例〉
    • 問36 自由電子系の化学ポテンシャル〈解答例〉
    • 問37 自由電子系の比熱〈解答例〉
    • 問38 低温における電子の輸送現象〈解答例〉
    • 問39 ハーフメタルとセミメタル〈解答例〉
    • 問40 de Haas−van Alphen効果を用いたFermi面の観測法〈解答例〉
    • 問41 3次元系のBose−Einstein凝縮〈解答例〉
    • 問42 2次元系のBose−Einstein凝縮〈解答例〉
  • 第6章 金属・半導体中の自由電子〈解答例〉
    • 問43 Drudeモデルにおける電気伝導〈解答例〉
    • 問44 抵抗率による電子の物理量の推定〈解答例〉
    • 問45 プラズマ振動〈解答例〉
    • 問46 表面プラズマ振動〈解答例〉
    • 問47 電子の電磁波応答における近似〈解答例〉
    • 問48 Hall効果による物理量の推定〈解答例〉
    • 問49 DrudeモデルにおけるHall効果〈解答例〉
    • 問50 サイクロトロン共鳴を用いた電子の有効質量の測定法〈解答例〉
    • 問51 エントロピーとSeebeck効果〈解答例〉
  • 第7章 電子のエネルギーバンド〈解答例〉
    • 問52 物質中の多体問題とその近似〈解答例〉
    • 問53 Blochの定理〈解答例〉
    • 問54 Kronig−Penneyポテンシャル中の電子の運動〈解答例〉
    • 問55 2次元正方格子における強束縛近似〈解答例〉
    • 問56 蜂の巣格子におけるエネルギーバンド〈解答例〉
    • 問57 kp摂動に基づくエネルギーバンド〈解答例〉
    • 問58 正八面体型結晶場によるd軌道のエネルギー分裂〈解答例〉
  • 第8章 半導体〈解答例〉
    • 問59 半導体中の電子密度と正孔密度〈解答例〉
    • 問60 pn接合における空乏層〈解答例〉
    • 問61 キャリアの移動度と拡散係数の関係式(Einsteinの関係式)〈解答例〉
    • 問62 半導体接合におけるSchottky障壁〈解答例〉
    • 問63 半導体の光吸収スペクトル〈解答例〉
  • 第9章 誘電体・光学応答〈解答例〉
    • 問64 誘電体の分類と焦電定数の対称性に基づく考察〈解答例〉
    • 問65 金属と半導体の誘電関数〈解答例〉
    • 問66 複素電気感受率とKramers−Kronigの関係〈解答例〉
    • 問67 時間に依存する摂動論と状態遷移〈解答例〉
    • 問68 Maxwell方程式における対称性〈解答例〉
    • 問69 点電荷と点光源が生成する電磁場〈解答例〉
    • 問70 光の偏光と偏光子〈解答例〉
    • 問71 物質境界における電磁波の屈折と反射〈解答例〉
    • 問72 うなりの伝搬と波束の群速度〈解答例〉
    • 問73 レーザーの発振原理〈解答例〉
  • 第10章 相転移〈解答例〉
    • 問74 秩序変数と相転移〈解答例〉
    • 問75 ヘリウムの液化〈解答例〉
    • 問76 高温相から低温相への1次相転移〈解答例〉
    • 問77 合金における相転移〈解答例〉
  • 第11章 磁性〈解答例〉
    • 問78 帯磁率と磁化の温度依存性〈解答例〉
    • 問79 磁気モーメントの熱力学的解析〈解答例〉
    • 問80 常磁性体の帯磁率〈解答例〉
    • 問81 1軸異方性を有する反強磁性体〈解答例〉
    • 問82 マグノンの分散関係〈解答例〉
    • 問83 2次元Ising模型と平均場近似〈解答例〉
    • 問84 古典論における磁性(Bohr−van Leeuwenの定理)〈解答例〉
    • 問85 スピン軌道相互作用とLandéのg因子〈解答例〉
    • 問86 希土類金属の角運動量と磁性〈解答例〉
    • 問87 磁性イオンの磁気共鳴〈解答例〉
    • 問88 遷移金属における軌道角運動量〈解答例〉
  • 第12章 超伝導〈解答例〉
    • 問89 BCS理論の定性的説明〈解答例〉
    • 問90 超伝導体の侵入長〈解答例〉
    • 問91 超伝導体における磁束の量子化〈解答例〉
    • 問92 超伝導体の分類と臨界磁場〈解答例〉
    • 問93 超伝導体におけるCooper対の形成機構〈解答例〉
    • 問94 Josephson接合と超伝導リング〈解答例〉
  • 第13章 測定法〈解答例〉
    • 問95 有効質量の測定法〈解答例〉
    • 問96 バンドギャップの決定法〈解答例〉
    • 問97 核磁気共鳴法〈解答例〉
    • 問98 構造パラメータの解析法〈解答例〉
    • 問99 温度の測定法〈解答例〉
    • 問100 光電子分光の原理〈解答例〉