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開講年度 2021年度 登録コード G3E12501
授業名 波動と光
Oscillation, Wave motion, and Magnetic waves
担当教員 川原 琢也 副担当  
講義期間 前期 曜日・時限 木1 講義室   単位数 2
対象学生 TⅡ(水土・建・機械:①) 授業形態 講義 備考  
授業で学べる「テーマ」 その他
授業で扱う「志向」(本学で重点的に育成するマインド) その他
全学横断特別教育プログラム
注意)「曜日・時限」「講義室」等は変更される場合がありますので、「キャンパス情報システム」や「掲示」等で確認してください。

(1)授業のねらい授業で得られる「学位授与の方針」要素
・【2020年度以降カリキュラム対象】学士の称号にふさわしい基礎学力と専門的学力
・【2020年度以降カリキュラム対象】的確に情報を収集し,理解し,発信する力
【授業の達成目標】
・物理学の中での応用数学の意味と、それを理解した物理の記述を理解する。
・数学をもちいた物理の記述を理解できるようになる。数式をグラフ化し、現象の予測が行えるようになる。
【授業のねらい】
振動・波動現象、光をエネルギーと考えた時の物質との相互作用の理解は、特定の物理分野だけではなく化学分野の現象の理解にもつながる。そこで、まずは振動や波の一般的な取り扱いを学ぶ。電磁波である「光」の理解は工学において極めて重要で、その性質を知らずに物理/化学/生物/地学で応用する事はできない。この講義では、振動、波動、光を数式で表現をし、物理現象を数式を用いて理解する事に重点を置く。それらを通して、数式を見たら物理現象を読み解けるようになることを目標とする。
(2)授業の概要テキストを配布し、それに沿って授業を行う。講義は、テキストの解説と演習問題を中心とする。講義の理解度をはかるために課題を出し提出させる。講義内容と学生の理解度の差を確認するために、授業では学生に問いかけを行う。受講生は教員の問いかけに対し、積極的に発言する事が望まれる。
(3)授業のキーワード振動 波動 光
(4)授業計画授業の資料は、事前に発信を行う。授業時間内には授業内容の質問の受付を行う。詳細は授業時間内にアナウンスをする。

以下の項目に関して授業を進める。振動や波動を数式で記述し、光の内容では光特有の現象も取り扱う。        
1. 物理学と数学
2. 単振動・円運動        
3. 単振動の微分方程式
4. 波動の微分方程式        
5. 波の重ね合わせ
6. 振動現象の分離 フーリエ変換
7. 屈折と凸レンズ        
8. 凹レンズ・複合レンズ
9. 干渉現象と位相        
10. レーザ光の特徴        
11. レーザ光の発振原理        
12. 光の現象(1)反射と屈折        
13. 光の現象(2)干渉        
14. 光の現象(3)回折        
15. 光の特徴 偏光
(5)成績評価の方法成績は、(a) 課題30点と、(b)期末試験70点の総合で、合計100点満点での点数をつける。        
(a) 課題は内容が特に重要と思われる内容に関して、15回の講義の中で数回に分け、別々の内容に関して課題を解かせ提出させる。全課題の合計点数が30点となる。        
(b) 期末試験は対面を予定しているが、場合によっては形式を変更することもありうる。講義内容全範囲に関して学力を試す。配布するテキストには、内容を理解し問題への取り組み方が明確になるように各講義内容に対応する練習問題を載せている。期末試験では、その問題の関連問題を出題し学力を試す。
(6)成績評価の基準評価は100点満点で60点以上を合格とする。評価の基準は、単に問題が解けたかどうかではなく、授業で養う振動や波動に対する物理的・数学的なものの見方を評価する。講義で示す「物理的視点」「考え方」「数式の用い方」を学びとる必要がある。その評価を課題を通してはかる。また、期末試験で講義全体の理解度をはかり、授業達成目標の水準と比較して評価する。
(7)事前事後学習の内容事前学習:授業内容を事前に配信するので、それを繰り返し聞くことで理解をすること。また、疑問点を明らかにしておいて時間割の授業当日に質問をすることを推奨する。

大学の授業で「努力して記憶する」ことは不要である。今や法則は検索すれば簡単に出てくる。重要なことは、物理の理解、物理プロセスを理解することで、そのような物理思考は訓練をしないと身につかない。従って、当然のことであるが、質疑応答によって思考の訓練をするという態度が重要である。
       
考え方を脳に浸透させるためには、落ち着いて再度批判的に考え、納得できたら自分に取り込むようにすること。理解できなければ、質問に来て物理思考を確立していくこと。

※この授業は,60時間以上の時間外学習が必要となります。
(8)履修上の注意用語や現象に関しての基礎知識は高校物理の領域を出ない。物理の法則の記述に数学を用いる。物理プロセスを数式で記述し数式で結果を予測する。物理プロセスを記述する数学、数学の物理的な意味を理解することを意識する。本講義ではこの点に重点を置くが、事前事後の家庭学習においてその思考を浸透させる必要がある。授業中では自分の考え方と授業とをリンクさせるよう注意する。
(9)質問,相談への対応質問はできるだけ授業中にすること。
授業時間以外では、メールを用いて面接日の問い合わせを行うこと。        
メールアドレス kawahara@cs.shinshu-u.ac.jp        
教員部屋はW1棟109室である。
【教科書】なし
【参考書】佐藤和紀・若林敏雄 共著, 振動・波動・電磁波入門, ISBN4-7828-5541-9, 産業図書, 1995, \3100

左貝潤一, エッセンシャルテキスト光学, ISBN978-4-627-77631-9, 森北出版, 2019, \2800

一石 賢, 道具としての物理数学, ISBN4-道具としての534-03490-3, 日本実業出版社, 2005, \2200
【添付ファイル】 なし



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