１年生を対象とした大学基礎演習では「実験レポートの書き方」を教えるために簡単な実験を毎年行っています。教室で行うため、特別な試薬は使わずに身近な食べ物や台所用品を使った実験を設計しています。今年はアントシアニン色素の実験を行いました（行っ…
第１２回目はpovrayのプログラミング的活用法です。変数、繰り返し、条件分岐、マクロなどについて例題を示し、それらを利用して水素原子波動関数を書いてみようというものです。それぞれ#declare, #while(), #if~#else, #macroという構文を使うことになりま…
今日からPov-Ray演習に入りました。先週まで使っていた gnuplot や 今日から扱う Pov-Ray は、研究をアピールするためのイラストや、論文で分かりやすい図・グラフを作成するのに実際に利用されています。今日は「カメラ・ライト・オブジェクト」からなるシ…
今日はいよいよ原子軌道です。最初に媒介変数の使い方を復習し、円、球、トーラスのグラフを描きました。その後板書講義で説明した球面調和関数の復習として、実数化する手順、量子数l=0,1,2とs,p,d軌道の対応について解説し、f軌道を例にgraphを描いてみま…
今日のgnuplotのテーマは波です。最初にgnuplotでデータfittingが出来ることを紹介し、その後課題になっているパルス波と２重スリット（干渉）実験を具体例としてグラフを描きました。パルス波では波長の異なる波を重ねていくとパルス波があらわれることをグ…
今日はこれまでの復習をかねて、スクリプトとして保存する方法と、課題の解き方について解説しました。スクリプトとして保存しておけば、loadすることでいつでも同じグラフを描くことができます。課題は先週行った１次元波動関数に加え、動径分布関数の描画…
今日はgnuplot演習2回目。媒介変数表示、アニメーション(gifアニメへの保存)、3Dプロット(splot）を使った演習を行いました。最後の課題は井戸型ポテンシャルの１次元波動関数で、n=3までの波動関数をエンルギー準位図の上に描いてもらいました。 今日もMac…
今日からMac教室、第一回目はグラフ作成の基礎です。前半はMacを使うための準備作業、後半はgnuplotを使って関数を表示する方法、スタイルの指定、図として保存する方法などを行いました。来週はアニメーションのやり方を解説して１次元波動関数、動径分布関…
今日は第５回目。いよいよ水素原子波動関数についてですが、主な内容は球面調和関数になります。これは半径rが一定でポテンシャルがゼロのときの水素原子の中の電子の運動に対応し、球面上に粒子をポンと置いたとき、ミクロな世界ではその粒子はどの方向に分…
今日は第４回目で、「Schrödinger方程式の導出」と「簡単なモデルを解く（一次元の粒子）」を行いました。前者は去年同様、古典の波の式に、量子論（運動量p=h/λ、エネルギーE=hν）を導入し、位置xで偏微分していくと時間を含まないSchrödinger方程式、時間t…
今日は量子力学の化学への応用について講義しました。化学結合の古典論と言えるルイスのオクテット則を Cubical Atom モデルで説明してから、ハイトラー・ロンドンが原子軌道関数を使って水素分子のSchrödinger方程式を解き、初めて定量的に共有結合を示した…
今日は量子力学の成立過程その２として、「原子の構造」を講義しました。今年は「原子論」の簡単な歴史から始め、アリストテレスの「４大要素」とデモクリトスの「アトモス」の話から、ボイルやドルトンなどの化学者による原子論を経て、量子論による「原子…
今日から教養演習量子化学入門の2年目が始まりました。今回のスケジュールは、最初の５回で量子力学の誕生から水素原子波動関数までの講義、残りの時間で波動関数や分子モデルのグラフ・CG作成PC演習になります。（去年の学生リクエストに答えてPC演習を大幅…
今日は涙の最終回。最初はタンパク質の分子模型図の作り方です。PDBのWebサイトから自分の好きなタンパク質のPDBファイルをダウンロードし、QuteMolというフリーソフトで表示して、gifアニメーションに保存するという流れで演習を行いました。そしていよいよ…
今日はPOV-Rayによる水素原子波動関数の作図です。変数(declare)、繰り返し(while)、条件分岐(if)、マクロ(macro)について、順番に演習を行いました。これらを使って2px軌道の描き方を説明し、自分で任意の軌道を描くることを課題として本日は終了しました。…
今日はグラフ作成三日目です。最初に先週の課題（波の干渉）を提出もらいましたが、皆さんなかなかよくできていました。その後媒介変数を利用して円、螺旋、球を表示する方法の演習を行い、球面調和関数を課題として示してグラフ作成編は終了しました。後半…
今日はグラフ作成演習２回目です。主に3Dプロット(splot)、アニメーション(繰り返しdo forと、gifアニメへの保存)、カラーマッピング(pm3d)についてやりました。今日の課題は「二重スリットの干渉実験の作図」だけになります。来週は媒介変数、データプロッ…
今日から作図演習（全５回）です。これまで学んできた内容を実際にグラフで描いてみます。今日はgnuplotの基本的な操作、ファイルの扱い方（読み込み、図の保存）を行いました。途中、16進数による色の指定の所で、光の３原色(RGB)と絵具の３原色(CMY)の関係…
第１０回目は水素原子波動関数の最後です。原子単位の導入、極座標変換、変数分離、ラゲールの陪多項式を順に導入していき、水素原子の波動関数とエネルギーの式を導きました。新しく導入したのは天下り的に示したラゲール陪多項式だけで、後は今までの知識…
第９回目は回転の波動関数「球面調和関数Yl,m(θ,φ)」の説明から入りました。式の導出はせずルジャンドルの陪多項式を使った結果を示しましたが、虚数が入っているため図示できません。そこで縮重した波動関数の足し算と引き算で虚数部分を消去する方法を実際…
第８回目は極座標の続き（体積素片の変換）を説明し、水素原子波動関数のための準備その２である「粒子の回転運動」に入りました。ルジャンドル演算子を使ってx,y,zのSchrödinger方程式を極座標r,θ,φの方程式へと変換し、変数分離法によりθとφそれぞれの２つ…
第７回目は主にトンネル効果の説明になりました。最初に井戸型ポテンシャルが有限になった場合の波動関数とエネルギーは導出はせず結果のみを示し、実際グラフに図示してエネルギーが高い領域へも波動関数が染出ること、ポテンシャルの壁の中では指数関数的…
第６回目のメインは箱の中に閉じ込められた粒子（井戸型ポテンシャル）です。波動関数の２乗は確率であるという先週の続きをしてから、１次元の箱の中の粒子問題に入りました。波動関数ψ(x)=Asin(kx)+Bcos(kx)を出発点として自由粒子（ポテンシャルVがゼロ）…
第５回目はSchrödinger方程式導出の続きです。始めに、波を表す式はsin,cosだけではなく指数関数でもあらわせ、やりやすい方を選んで使い分ければよいことを説明しました。その波の式にp=h/λ,E=hvを代入してxとtで偏微分していくと、途中運動量pとエネルギー…
第４回目はいよいよSchrödinger方程式へ突入です。最初に先週終わらなかったボーアモデルのバルマー式導出を終わらせ、事前準備として偏微分、演算子の話を最初に済ませてからSchrödinger方程式の話に入りました。まず古典論を理解し（波動関数から波動方程…
第３回目は量子化学の歴史です。化学結合は最初ルイスのオクテット則よって説明されていたが、経験則であり理論的根拠はなかったこと、ハイトラーとロンドンにより近似波動関数を使った水素分子の化学結合が初めて定量的に示されたこと、その数年後にはヒュ…
第２回目は先週の残り計算（コンプトン効果）の答え合わせを最初に行い，光と物質の２重性（量子力学誕生の歴史）の後半である「原子の構造」について講義を行いました。光の場合とは逆に、はじめは荷電粒子と考えられていた電子が波の性質を持つこと（ド・…
第一回目は光と物質の２重性（量子力学誕生の歴史）の前半，「光」について講義を行いました。学生は生物、化学，海洋生命の混合で，半分は履修するかどうかまだ決めていないとのこと。波であると考えられていた光がどのようにして粒子の性質も持つことが示…
教授から譲り受けた「教養演習：量子化学入門」を後期から担当することになりました。原子の構造や化学結合のところで出てくる s，p，d軌道がどのようにして導かれるのか，途中の計算を省略せず丁寧に導出していく予定です。数学が得意でない人でもついて来…
量子化学計算をしているのですが、GaussianなどがMac対応になったので計算環境をLinuxからMacへ移行しました。マシン管理は楽になったのですが、計算をリモートサーバに投げるためのジョブ管理システムをどうしようか悩み、最終的にMacOSX ServerのXgridを使…
