波数とエネルギー
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本講座は量子力学の内容であるが、固体物理学を学ぶ上で大前提となる知識なのでここで説明をする。
まずは以下の、固体物理学における考え方の一つを知ってもらいたい。
「固体物理学においては、電子の状態に着目することが多いが、それぞれの状態はエネルギーの大きさで区別されうる。また、電子の本質は波である[注 1]ので、そのエネルギーは波数ベクトルの関数で表される。ゆえに、固体物理学で肝要なものの一つは波数ベクトルとエネルギーの分散関係である。」
しかし、これを突然与えられても、以下のような疑問が残るのは当然である。
- なぜ電子に着目するのか
- なぜ電子の状態をエネルギーで区別（指定）するのか
- なぜ電子のエネルギーを波数ベクトルで記述するのか
- なぜ分散関係が重要なのか
以下にその簡潔な回答を示そう。詳細は本科ページ末尾に記載した文献などを参照して各々解釈していただきたい。
疑問1：固体物理学で電子が主役の理由 編集
疑問2：電子状態とエネルギーの対応 編集
疑問3：電子のエネルギーを波数ベクトルで記述する理由 編集
疑問4：分散関係とは 編集
注釈 編集
- ↑ 諸説ある。
%執筆途中、先に逆格子空間で波数ベクトルについて触れるべきでした（Yamaextra）