Ventaja :
Tienes los modelos declarados y sus respectivas relaciones
Desventaja:
- Aunque tienes esa parte cubierta no la implementas entonces queda desaprovechado.
Problema:
No haces el join respectivo incluso Con el query builder y en concecuencia no obtienes el resultado esperado.
Solución
Construye así tú query:
Department::with('cities')->get();
Para depurar un poco los datos y acercanos a la estructura de salida que esperas podemos hacer lo siguiente:
$data = Deparment::select(['id', 'nombreDeparment'])
->with(['cities' => fn($query)
=> $query->select(['nombreCiudad', 'department_id'])
])->get();
Donde de cada entidad obtenemos las propiedades deseadas, que en este caso sería de Department
el nombre del mismo y de la relación cities
el nombre de cada ciudad.