科目 : 電波観測基礎技術概論

科目詳細

2017
後期
半期
20DASb03
電波観測基礎技術概論
天文科学
2
専門領域
電波天文学
電波分光法の原理と基礎技術を講述する。
われわれは現在,パソコン,携帯電話など,数多くの電気・電子機器に囲まれて生活をしているだけでなく、天文観測においても様々な電子機器を利用している。それらの電子機器を構成する主要電子素子の動作は,固体の電気電子物性学を基礎として理解できる。本講義の目標は、物質のマクロな性質を原子や分子などのミクロな性質や振る舞いの理解を通して、天文観測機器に利用されれる電子回路,電気電子材料、半導体や超伝導体を用いた電子デバイスなどの原理や動作を理解する。
担当教員: 野口 卓
開講日:
授業計画:
第 1回 電子物性とは何か
      電気電子物性学(固体物理)の歴史
      真空管から集積回路へ

第 2回 物質のなりたちと原子の性質
      原子構造解明の歴史と量子論の発展

第 3回 結晶内における電子の運動
      周期的ポテンシャル中の電子
      エネルギーバンド
      金属、半導体、絶縁体

第 4回  自由電子論
      自由電子気体とフェルミ面
      電気伝導と熱伝導
      フェルミ統計と電子比熱

第 5回 半導体デバイス
      半導体の電気伝導
      n形半導体とp形半導体  

第 6回  半導体素子と集積回路
      ダイオードの動作原理
      トランジスタの動作原理
      集積回路

第 7回  半導体光デバイス
      半導体LD,LED,半導体光検出素子、APDなど

第 8回  レーザーの基礎(I)
      レーザーの種類、発振・増幅機構
      レーザーの種類と応用
      レーザーの特徴を利用した様々な応用

第 9回  レーザーのの基礎(II)
      特徴と基本原理
      光の吸収と放出
      反転分布と光の増幅
      光の発振条件

第10回  熱力学の基礎
      熱量および比熱
      理想気体とジュールの法則
      エントロピー
 
第11回  統計力学の基礎
      エネルギーの移動と熱平衡
      等確率の原理とエントロピー

第12回  超伝導現象(I)
      超伝導の歴史
      超伝導の性質(マイスナー効果(完全反磁性)など)
      超伝導の現象論(ロンドン理論と磁場侵入長)

第13回  超伝導現象(II)
      Ginzburg-Landau理論
      超伝導の微視的理論
      Josephson効果

第14回
 超伝導の応用
      超伝導を用いた電波検出素子(SISミキサ)、転移端センサ
      (TES)、単一光子検出器などの紹介
第15回  まとめと演習
日本語または英語
成績の評価は、原則として試験、平常の成績及び出席状況を総合して、100点満点、60点以上を合格とする。
1,2,3,4,5 学年
国立天文台 講義室
1. John D. Kraus, “Radio Astronomy”, published by Cygnus-Quasar (ISBN 0070353921).
2. チャールズ キッテル, “固体物理学入門 第8版〈上〉,〈下〉”, 丸善出版(株).
3. マイケル ティンカム, “超伝導入門 (上) , (下) ”, 吉岡書店.
野口 卓
専攻

科目情報
履修年度
2017 / 後期
研究科・専攻
天文科学
科目番号
20DASb03
科目名称
電波観測基礎技術概論
単位
2
授業形態
設定なし
科目の概要
電波分光法の原理と基礎技術を講述する。
聴講・参加資格
専攻
参加状態
参加できません
開催講義
参加可能講義なし