スピン角運動量の導入からパウリ行列の代数構造、シュテルン＝ゲルラッハの実験まで

ポテンシャル障壁における透過と反射、トンネル効果の物理的意味と応用を解説

同種粒子の交換対称性からパウリの排他原理、フェルミ統計とボーズ統計の違いを解説

スピン角運動量の導入からパウリ行列の代数構造、シュテルン＝ゲルラッハの実験まで

水素原子のシュレーディンガー方程式を変数分離し、エネルギー固有値と波動関数を導出する

軌道角運動量の量子化と球面調和関数の導出、量子数の物理的意味を解説

物質を電場の中に置いたとき、導体と不導体（絶縁体・誘電体）では内部で起こる現象がまったく異なる。この違いを理解することは、静電遮...

コンデンサーは電荷を蓄えるだけでなく、電場のエネルギーを蓄える装置でもある。蓄えられるエネルギーの公式と、誘電体を挟んだときに容...

コンデンサーを複数つなぐと、全体としての静電容量が変わる。この「合成容量」の求め方は回路問題の基本であり、直列と並列で計算方法が...

物理の問題文でおなじみの「なめらかな斜面上の物体」「軽い糸でつながれた二つの物体」といった設定。これらの記述は単なる問題の前提で...

惑星が恒星のまわりを回っているとき、実は恒星も惑星の引力を受けてわずかに動いている。二つの天体が互いに引き合いながら運動する問題...

坂道を転がるボールや車輪の動きは、単なる並進運動でも純粋な回転運動でもない。並進と回転が同時に起きる「転がり運動」という独特な運...

回転運動を理解するには、慣性モーメントという量が欠かせない。並進運動における質量に相当するもので、「回転のしにくさ」を数値化した...

流体力学の中心に鎮座する方程式がナビエ–ストークス方程式だ。オイラーの運動方程式が粘性を無視した理想流体の式だったのに対し、ナビ...

飛行機が空を飛べるのはなぜか。霧吹きはどうして液体を吸い上げるのか。こうした現象の背後には「流速が増すと圧力が下がる」という、直...

流体の運動を支配する方程式として、最初に定式化されたのがオイラーの運動方程式だ。1757 年にレオンハルト・オイラーが導いたこの...

流体の運動を記述するうえで、最も基本的な法則の一つが連続の方程式だ。これは「流体の質量は勝手に増えたり消えたりしない」という質量...

フィギュアスケートの選手がスピンするとき、腕を広げるとゆっくり回り、腕を体に引き寄せると一気に回転が速くなります。なぜ力を加えて...

質点の力学では物体を「大きさのない点」として扱いますが、現実の物体には大きさと形があります。大きさを持つ物体（剛体）が静止するた...

ニュートン力学では運動方程式を直接解いて軌道を求めますが、解析力学にはまったく異なるアプローチが存在します。ハミルトン＝ヤコビ方...

前回の記事でハミルトニアン $H(q, p, t)$ を導入し、正準方程式の形を示しました。この記事では正準方程式の導出過程を丁...

磁場の中に電流が流れる導体を置くと、導体に力がはたらきます。この力の向きを簡単に判定できるのが「フレミングの左手の法則」です。モ...

磁場の中に荷電粒子を飛ばすと、粒子はまっすぐ進まず曲がります。この力が「ローレンツ力」です。テレビのブラウン管から加速器まで、荷...

ラグランジュ力学では一般化座標 $q$ と一般化速度 $\dot{q}$ を基本変数として運動を記述しました。しかし、独立変数の...