科目名[英文名]
波動物理   [Physics of wave phenomena]
区分	工学部専門科目	選択必修		単位数	2
対象学科等		対象年次	2～4	開講時期	3学期
授業形態	3学期	時間割番号	022256
責任教員 [ローマ字表記]
生嶋 健司   [IKUSHIMA Kenji]
所属	工学部	研究室		メールアドレス

概要

現代の医療技術では、音波・電波・光などの様々な波動現象が利用されている。本講義では、様々な物理系における波動現象の基礎を身に付けることを目標とする。まず、力学ばねモデルを対象として、振動の基準モードの概念とそのモードの重ね合せについて解説する。次に、連続体に拡張し、波動方程式の導入、波の性質とフーリエ変換について解説する。講義では、振動・波動現象と生体医用工学との関連性を紹介しながら、授業と演習を実施する。

到達基準

到達基準を以下に記す。 （１）振動の基準モード、分散関係、および波の性質について説明できること。 （２）フーリエ級数・フーリエ変換を用いた解析ができること。 （３）連続体における力学的波動（音波）について説明できること。 （４）電磁気的な波動（電波・光）について説明できること。 本科目のディプロマ・ポリシーの観点：履修案内のカリキュラムマップを参照してください。

授業内容

第1回　はじめに：医療技術と波動物理 第2回　単振動と重ね合わせの原理 第３回　モードという概念I　（連成振動） 第４回　モードという概念II　（うなり） 第５回　分散関係　（多自由度の振動） 第6回　連続体の振動とフーリエ級数 I 第７回　連続体の振動とフーリエ級数 II 第8回　減衰振動と強制振動 第９回　共鳴 第10回　波とは？　（進行波と群速度） 第11回　波束とフーリエ変換 第12回　超音波による医療診断 第13回　電磁波 第14回　電磁波の反射と屈折 第15回　まとめ

履修条件・関連項目

１年次科目の「工学基礎数学」、「工学応用数学」、「力学」、「電磁気学概論」の内容を理解していることを前提とする。 授業時間３０時間とレポート課題の授業外学習時間に加え、教科書や後述の参考書を使って本学の標準時間数に準ずる予習・復習を行うこと。

テキスト・教科書

小形正男著　「振動・波動」（裳華房）

参考書

振動や波動に関する良書は他にもあるので、各自で自分にあった参考書を見つけてください。また、英語で理工系学問を学んでいくことも推奨します。 例えば「The Feynman Lectures on Physics, Volume I, mainly mechanics, radiation, and heat (Feynman, Leighton, Sands)」は無料でオンライン購読できます。 http://www.feynmanlectures.caltech.edu/

成績評価の方法

授業内課題・レポート（４０点分）＋期末試験（６０点分）の合計点で評価する。

教員から一言

現代の医療診断において、超音波エコー、X線、MRIなどの画像診断は不可欠なものになっています。これらの画像診断は、すべて、振動・波動といった物理現象を利用して体の内部を可視化しています。波動物理は最先端の医療診断技術を学ぶ上で必須の知識です。「力学」「電磁気学」といった科目に縛られず、「波動」という観点で統一的に理解してみましょう。そのとき、皆さんに新しい医療診断技術のアイデアが浮かぶかも。

キーワード

オフィスアワー

From 11:00 to 13:00. emailによる質問も可能。

備考１

備考２

参照ホームページ

開講言語

語学学習科目

更新日付

2020/01/06 12:04:38