量子・電子物性 ブロッホの定理の性質と周期ポテンシャルにおける波動関数の計算問題
ブロッホの定理とは周期ポテンシャル内のある地点$\boldsymbol{r}$の波動関数は、周期$\boldsymbol{T}$足した地点での波動関数とも等しいことを示しています。本問では、ポテンシャル関数の三角関数項を$\exp$項に分解し、本定理の適用を考えます。
電子
量子・電子物性 
量子・電子物性 強誘電体の性質と分極形態の説明問題
強誘電体とは電場をかけていない状態でも、電気双極子による分極(自発分極)が発生する物質を言います。以前の記事で、磁場をかけていなくとも磁性を有する物質を強磁性体である説明をしましたが、この電場バージョンになります。
量子・電子物性 【磁性体】反磁性、常磁性、強磁性の違いと磁気モーメントの計算問題
磁気モーメントとは磁石の強さと向きを示すベクトル量です。磁石は、N極からS極へ磁力線が伸びていますが、その強さと具体的な向きを示しています。物質内部の電子の運動により、磁気モーメントは主に発生します。
量子・電子物性 ボーアの量子条件の説明と励起するために必要なエネルギーの計算問題
ボーアの量子条件とは電子は、原子の周りを自由にどこでも飛び回れるわけでは無く、特定の決まった軌道だけ離散的に回ることができる決まり事を言います。量子力学の試験だけでなく、半導体デバイスの試験でも問われることがあります。
量子・電子物性 二原子一次元格子モデルの振動、音響、光学モード
結晶を構成する原子同士の間で、相互を結びつける結合力が働いているからです。この現象をばねで表現し、熱などによる外乱を受けることを初期位置に対する変位で表現しています。どこかの方向へ変位を受けた時、ばねの吸引力または反発力により振動が格子全体へ波及することが考えられます。
量子・電子物性 【量子力学】デルタ型ポテンシャルと波動関数の振る舞い
院試ではデルタ型ポテンシャルの場合も問われます。微分方程式を数式的に解き、出て来た結果に対して物理現象を考察する基本作業は変わりませんが、二乗のδ関数の性質について詳しく知っておく必要があります。
量子・電子物性 【量子力学】トンネル効果の説明と反射率、透過率の導出と説明
トンネル効果とは粒子がポテンシャル障壁を確率的に通過する現象を言います。例えば、ポテンシャル障壁\(V_{o}\)に対し、エネルギー\(E\)を持つ粒子が入射するとします。\(E<V_{o}\)の場合、古典力学の視点では、粒子は透過できず、...
量子・電子物性 井戸型ポテンシャルの波動関数の分布、エネルギー固有値問題のまとめ
井戸型ポテンシャルとは量子力学において、電子が特定のポテンシャル領域に閉じ込められている状況をモデル化したものになります。メーカーでのデバイス設計など、様々な工学分野で応用される考え方で、工学部の院試でも頻出分野になります。理学部の院試では、スピン演算子や散乱問題が出題されることもありますが
電子回路 エミッタ接地、ベース接地トランジスタの電流増幅率、安定指数の解説
エミッタ接地の電流増幅率コレクタ電流に対するベース電流の比に対し、(1)式を使用します。\begin{aligned}\beta=\dfrac{I_{C}}{I_{B}}=\dfrac{I_{C}}{I_{E}-I_{C}}=\dfrac{\alpha}{1-\alpha}\end{aligned}
制御工学 【制御工学】倒立振子の伝達関数と状態方程式の立式問題
倒立振子とは重心が支点の上にある運動系を指しています。上記の図のように、長さ\(2l\)の振子は、台車との接点を始点としています。重心は支点の上に存在するため、少しの外乱で横に傾いた時、重力に引っ張られて何もしないと倒れてしまいます。