量子・電子物性

問題問1：図1のように、波長$\lambda$のX線が結晶面に対し角度$\theta$で入射する系を考える。結晶面の間隔を$d$とするとき、強い反射波の得られる条件を求めよ。問2：図2のように、エネルギー$E_{o}$のX線が静止している電...

今までの比熱の式は、指数関数の累乗で表されており、難解なものでした。一方で、高温環境下ではモル分子とボルツマン係数の積で表されることが分かります。これをデュロン・プティの法則と言います。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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、...

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