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一般相対性理論と宇宙論


問題集

量子力学

問題1.1 スピンと統計の関係を説明せよ。

問題1.2 仮にプランク定数hが非常に大きいならば、どういう現象が起きるか。また、原子の構造はどうなるか。

問題1.3 仮に光速cが非常に小さいならば、どういう現象が起きるか。電磁気学、力学、量子力学はどうのような影響を受けるか。

問題1.4 プランク定数h、光速c、万有引力定数G、・・・に相互依存の関係があるか。

問題1.5 素粒子の電荷と質量には関係があるか。ニュートリノと電子の質量に違いが生じる原因はあるか。

問題1.6 原子および原子核の構造に物質の質量は関係しているか。

問題1.7 核分裂では、放射されるエネルギーは、分裂した原子核の電荷によるポテンシャルエネルギーと質量欠損によるエネルギーの両者に一致する。α崩壊でも同様である。不思議ではないか。参考:核分裂のエネルギー130〜200MeV。α粒子のエネルギー4〜9MeV。核子一個あたりの結合エネルギー約1MeV(水素の場合)、約8.5MeV(質量数120程度の原子核の場合)、約7.6MeV(重い原子核の場合)。

問題1.8 電子線の反射、屈折、干渉を考察せよ。電子はポテンシャルの壁によって反射することが知られている。電子にとって鏡面(反射面)とはどういうものか。

問題1.9 条件によって同じ振動解が得られるのに、弦の振動を表す波動方程式とシュレディンガー方程式は形式的に異なっている。なぜか。

問題1.10 シュレディンガー方程式をフーリエ解析によって解くことができるか。

問題1.11 シュレディンガー方程式における複素数の意義を説明せよ。

問題1.12 量子力学における確率と波動関数の関係を説明せよ。

問題1.13 量子力学と光学の対応関係を述べよ。

電磁気学

問題2.1 マクスウェル方程式の別形式を考えよ。

問題2.2 マクスウェル方程式、ローレンツ力は光速不変の原理を前提にすると相互依存の関係が生じる。法則の最小セットを考えよ。電磁気学は電荷とその相互作用を前提としていることを数学的に述べればよい。

その他

問題3.1 気体の熱運動論を量子力学で扱うとどうなるか。

問題3.2 ローレンツ変換行列の固有値、固有ベクトルを求めよ。

問題3.3 量子力学、流体力学、熱力学、統計力学における方程式の変分法を考えよ。

問題3.4 物理法則の積分変換的解法(ラプラス変換、フーリエ変換)を考えよ。

問題3.5 微分方程式、積分方程式を行列方程式に置き換えることは可能か。


一般相対性理論と宇宙論

制作:須田隆良(2006/8/20) 

E-Mail: knxkg921@ybb.ne.jp


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