加古 敏

物理学入門

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学ぶこと

物理学は、自然界のいろいろな現象を基本的な原理から理解する学問である。この科目では、物理学の基本的な考え方を学ぶ。物体を1点で表す「形」のない質点の運動について学び始め、運動の法則やエネルギーなどの基本的な概念を理解する。次に、変形しない「形のある」物体である剛体の運動を学び、より複雑な運動を理解する。さらに力学系を見通し良く取り扱うことを可能にする解析力学の初歩を学ぶ。次に多くの粒子からなる物質の性質を、温度、圧力、体積などの物理量を用いて記述する熱力学を学び、エントロピーや熱平衡等の基本的概念を理解する。

微分・積分Ⅱ

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学ぶこと

微分・積分は、経済学、物理学、工学、情報理論などありとあらゆる学問で必要となる数学分野である。情報デザイン学部において開講される多くの科目において、そのカラクリを知りたい場合、微分積分を理解していることが求められる。 本科目は微分・積分Ⅰで学んだことを踏まえて、実際に物理学の電磁気学で用いられる偏微分や面積分の公式や、信号処理で用いられるフーリエ変換。制御工学に現れる微分方程式の解法などを取り扱う。微分積分という数学分野が、我々の情報デザイン学部のありとあらゆる学問で、求められていることを体感してもらう。

一緒に担当: 朝倉 大樹

電磁気学

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学ぶこと

私たちは毎日、光を使ってモノを認識し、スマートフォンやコンピュータで情報処理を行い、Wi-Fiや光ファイバーで情報をやり取りしている。これらはすべて電気や磁気の現象を様々な形で利用している。この授業では、こうした電気や磁気の基本的な仕組みを学ぶ。まず、電磁気学の基本となるマクスウェル方程式とローレンツ力から始め、基本的な概念と物理法則を知る。授業の前半では、時間的に変化しない静電場と静磁場について学ぶ。その後、時間的に変化する電磁場が引き起こす現象や、空間を伝わる電磁波について学ぶ。さらに、電磁気学と関係の深い特殊相対性理論の基礎を学び、日常生活で見られる電気や磁気の現象が、いかに時空の不思議な物理学と関わるのかを見て電磁気学の理解を深める。

量子力学

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量子力学は現代物理学の重要な柱の一つであり、電子や原子といった極めて小さな世界の仕組みをはじめ、現在の情報処理デバイスの根幹を担う半導体の性質や、情報通信の要であるレーザー光とその発生原理を理解する基盤を与えている。量子力学が記述する世界は、応用範囲が広範に渡るにもかかわらず、その基礎は我々の日常経験する力学や電磁気といった「古典的」現象とは根本的に異なる不思議な世界が広がっている。この科目では、最も簡単な量子系である２状態系を題材に、量子力学特有の量子状態、物理量を表す演算子、確率解釈といった基本概念を導入する。次に、同時に正確に測定不可能な物理量の組みが存在することを具体的な例を通して学ぶ。さらに、量子力学特有の不思議な相関や角運動量の量子化、区別のつかない同種粒子の持つ性質を学ぶ。最後に古典的には波の性質を持つ電磁場の量子化の初歩を学び、粒子像である光子の概念が現れることを学ぶ。

制御工学入門

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学ぶこと

この科目では、より安全に精密にそして効率的に「モノ」の振る舞いを制御するための理論と方法を学ぶ。働きかけに対する「モノ」の応答に注目する伝達関数モデル、「モノ」の状態も考慮に入れた状態空間モデルを学ぶ。そして時間領域や周波数領域における応答性評価、安定性解析など「モノ」の振る舞いを調べる方法を修得する。さらにPID制御などの制御手法、ループ整形や極配置法などの設計方法などを学び、制御システムの安定性や性能を向上させるための設計手法を修得する。数学的なモデリングや解析手法を駆使し、制御システム設計における理論的な知識と実践的なスキルを身に付けることを目指す。

光量子エレクトロニクス入門

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光量子エレクトロニクスは、レーザーの発明とその応用技術の発展に伴い形成され、現在そして未来の高度な情報通信・情報処理を支える学問分野の一つである。この科目では、光の発生、伝搬、制御、そして検出までを含む広範な光と物質が関与した技術を学ぶ。光の偏光や回折、干渉、屈折といった光の基本的な性質から始め、導波路や光共振器による光波の伝搬制御の理解、物質中の光の吸収、増幅、そしてレーザーの原理を学ぶ。さらに非線形光学効果、電気・磁気光学といった高度な光波発生・制御技術を学ぶ。学生がこの科目を通して、この広範な学問分野の全体像の理解を深め、様々な応用分野との関連を理解できることを目指す。