シラバス参照
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シラバス参照
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| 科目一覧へ戻る | 2020/04/02 現在 |
| 科目名（和文） ／Course |
波動工学 |
|---|---|
| 科目名（英文） ／Course |
Wave Engineering |
| 時間割コード ／Registration Code |
21146201 |
| 学部（研究科） ／Faculty |
情報工学部 |
| 学科（専攻） ／Department |
情報通信工学科 |
| 担当教員（○：代表教員）
／Principle Instructor （○） and Instructors |
○福嶋 丈浩 |
| オフィスアワー ／Office Hour |
福嶋 丈浩(金曜日5時限 部屋2310 在室の場合は、他の時間帯でも対応いたします) |
| 開講年度 ／Year of the Course |
2019年度 |
| 開講期間 ／Term |
後期 |
| 対象学生 ／Eligible Students |
2年 |
| 単位数 ／Credits |
2.0 |
| 更新日 ／Date of renewal |
2019/02/22 |
|---|---|
| 使用言語 ／Language of Instruction |
日本語 |
| オムニバス ／Omnibus |
該当なし |
| 授業概略と目的 ／Cource Description and Objectives |
光学は、物理学の中でも力学と並んで最も古くから発達した学問であり、我々の身近にある光を対象にしている。本講義では、光学の基礎として光の波動的な性質を学ぶ。光波を数学的に表現する方法を身につけた上で、偏光、反射・屈折、干渉、回折などの光波の基本的な性質を学ぶ。さらに、光波の応用技術を紹介する。 |
| 履修に必要な知識・能力・キーワード ／Prerequisites and Keywords |
三角関数、複素数、ベクトルに関する数学の基礎知識、波に関する物理学の基礎知識 波動、偏光、反射、屈折、全反射、干渉、回折 |
| 履修上の注意 ／Notes |
高等学校の数学と物理の教科書を復習しておくことが望ましい。 ３回目の授業から、毎回、簡単な演習を行う。演習問題は、一つ前の講義の範囲から出題するので、復習を十分に行うこと。 |
| 教科書 ／Textbook(s) |
「はじめての光学 Beginner's Guide to OPTICS」、川田善正、講談社 講義資料を毎回配布する。 |
| 参考文献等 ／References |
「基礎電気・電子工学シリーズ 電気磁気学 第２版」、安達三郎、大貫繁雄、森北出版 「光学」、村田和美著、サイエンス社 「やさしい光技術」、光産業技術振興協会編、オプトロニクス社 |
| 自主学習ガイド ／Expected Study Guide outside Coursework/Self-Directed Learning Other Than Coursework |
授業の前に教科書をよく読んでおく。 演習問題の採点結果を次の週に返却するので、見直しを十分に行う。 複数の書籍（参考文献）を読むことで深い理解が得られる。 参考文献の章末問題を解いて理解を深める。 |
| 資格等に関する事項 ／Attention Relating to Professional License |
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| 備考 ／Notes |
本科目は「実務経験のある教員による授業科目」又は「主として実践的教育から構成される授業科目」である。 その内容等については、次のアドレスの一覧表を参照。 https://www.oka-pu.ac.jp/guide/guide_detail/index/1860.html |
| No. | 単元（授業回数） ／Unit (Lesson Number) |
単元タイトルと概要 ／Unit Title and Unit Description |
時間外学習 ／Preparation and Review |
配付資料 ／Handouts |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 1 | [授業内容の概説] 光学がどのような学問であるのか説明を行う。また、光を応用した技術を紹介する。 |
講義資料の最後に予習・復習に関する記述があるので、時間外学習に取り組むこと。２回目以降も同様である。 | 講義資料を配布 |
| 2 | 2 | [１次元的波動] １次元の波動方程式とその一般解について学ぶ。 |
講義資料を配布 | |
| 3 | 3 | [３次元的波動] ３次元の波動方程式について学ぶ。また、波動方程式の代表的な解である平面波と球面波について学ぶ。 |
講義資料を配布 | |
| 4 | 4 | [ベクトルの演算] マクスウエルの電磁方程式を学ぶための準備として、ベクトル演算（ベクトルの内積、grad、div、rot）について学ぶ。 |
講義資料を配布 | |
| 5 | 5 | [マクスウェルの電磁方程式] マクスウェルの電磁方程式について学ぶ。さらに，マクスウェルの方程式から波動方程式を導き、電磁波が波動方程式を満足する波の一種であることを学ぶ。また、光速度と屈折率について学ぶ。 |
講義資料を配布 | |
| 6 | 6 | [光波の複素振幅表示と光強度] 平面波と球面波の複素振幅表示や光強度について学ぶ。 |
講義資料を配布 | |
| 7 | 7 | [偏光] 自然光と偏光の違いについて学ぶ。また、代表的な偏光状態（直線偏光、円偏光、楕円偏光）について学ぶ。 |
講義資料を配布 レポートの問題を配布 |
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| 8 | 8 | [光の反射と屈折の法則] 媒質境界面における光の反射と屈折の法則について学ぶ。さらに、入射光、反射光、屈折光をそれぞれ平面波で表し、境界条件から反射と屈折の法則を導出する方法を学ぶ。 |
講義資料を配布 | |
| 9 | 9 | [振幅反射率と振幅透過率] 媒質境界面における光の振幅反射率と振幅透過率を表すフレネルの公式を導出する方法を学ぶ。また、ストークスの定理について学ぶ。 |
講義資料を配布 | |
| 10 | 10 | [全反射] 全反射について学ぶ。具体的には、臨界角、全反射における振幅反射率、表面波について学ぶ。 |
講義資料を配布 | |
| 11 | 11 | [２光波の干渉１] ２光波の干渉の代表的な例として、ヤングの干渉実験と定在波について学ぶ。 |
講義資料を配布 | |
| 12 | 12 | [２光波の干渉２] その他の２光波干渉の例として、透明な板による振幅分割干渉やくさび形空気層による干渉について学ぶ。 |
講義資料を配布 | |
| 13 | 13 | [多光波の干渉] 多光波の重ね合わせについて学ぶ。具体的には、多重スリットによる干渉について学ぶ。 |
講義資料を配布 | |
| 14 | 14 | [回折の基礎] ホイヘンスの原理について学ぶ。また、ホイヘンスの原理に基づいて光の反射と屈折の法則を導く方法を学ぶ。 |
講義資料を配布 | |
| 15 | 15 | [レーザと光ファイバのしくみ] 光ディスク装置や光ファイバ通信の光源として用いられている半導体レーザや光の伝送路として用いられている光ファイバのしくみについて学ぶ。 |
講義資料を配布 | |
| 16 | 16 | [定期試験] 定期試験を行う。 |
試験問題と解答用紙を配布する。 |
| No. |
到達目標 ／Learning Goal |
知識・理解 ／Knowledge & Undestanding |
技能・表現 ／Skills & Expressions |
思考・判断 ／Thoughts & Decisions |
伝達・コミュニケーション ／Communication |
協働 ／Cooperative Attitude |
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|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 光波を数学的に表現する方法を理解する。 | ○ | ○ | |||||
| 2 | 偏光、反射、屈折、干渉、回折などの光波の基本的な性質を理解する。 | ○ | ○ | |||||
| 3 | 光波に関する法則を理解し、実際の問題に応用する力を身につける。 | ○ | ○ | ○ |
| No. |
到達目標 ／Learning Goal |
定期試験 ／Exam. |
レポート(１通) ／ Report | 小テスト（13回）／ Quizzes | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 光波を数学的に表現する方法を理解する。 | ○ | ○ | ○ | |||
| 2 | 偏光、反射、屈折、干渉、回折などの光波の基本的な性質を理解する。 | ○ | ○ | ○ | |||
| 3 | 光波に関する法則を理解し、実際の問題に応用する力を身につける。 | ○ | ○ | ||||
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評価割合（％） ／Allocation of Marks |
50 | 30 | 20 | ||||