물리학-양자역학-쉽게 이해해보는 양자이야기, 보어의 원자모형, 전자의 에너지, 전자의 원자 탈출 1편

이번글에서는

보어의 원자모형을 바탕으로

수소원자의 전자에 대해 이야기 하겠습니다

 

보통 양자역학이라고하면

'세상에서 제일 어려운학문' 이라든가

'제대로 이해한 사람은 없다' 등의

수식어가 붙는 부분입니다

 

물론 어렵고 난해한 학문입니다만

이번 글에서는 좀 쉽게

양자역학, 양자는 무엇인가에 대해

이야기 해볼까 합니다

 

글의 순서는

1. 양자, 양자역학

2. 보어의 원자모형

3. 수소원자 속 전자의 에너지

입니다

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분량이 생각보다 길어져서

1, 2로 나누게 되었습니다

 

1에서는 양자, 양자역학을 다루고

2에서 보어의 원자모형을 기반으로

수소전자의 에너지를 이야기 하겠습니다

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1. 양자, 양자역학

 

1)양자

양자는 입자가 아닙니다

보통 양자라는 단어를 처음 접하면

원자나 분자처럼

엄청나게 작은 또하나의 입자겠지

라고 예상하게 됩니다

사실 저도 그러하였습니다

이름만 보면 위 그림과 같습니다

장난처럼 보이지만

사실 절반은 맞는 그림입니다

포인트는 바로 '자' 입니다

 

1m(미터)보다 작은 단위를 아시나요?

1cm(센티미터)입니다

더 작은 단위는

1mm...

1㎛(마이크로미터)

1㎚(나노미터)

1㎙(펨토미터).....

 

위처럼 자의 눈금은

점점 세분화 할 수 있습니다

 

그렇다면 에너지도

저렇게 단위가 세밀하게 뜯어볼 수 있을 까요?

보통 에너지의 단위는 J(줄)을 사용합니다

 

당연히

에너지는 연속적이기 때문에 

0.000000000000000000000001로도

나눌 수 있을 거라고 생각합니다

 

하지만

에너지는 연속적이지 않고

아주 작게 나눌 수 없게

에너지의 최소단위라는 것이 존재합니다

 

양(뭉텅이) 자

->자의 눈금이 뭉텅이다

1 다음 1.000001 이 아니라

1다음은 2다

이런식으로

에너지는 띄엄띄엄

올라간다는 의미를 가집니다 

 

양자의 예시로 가장 많이 드는 것이

신발 사이즈 입니다

제 발길이가 27.1cm라고 하겠습니다

그럼 전 사이즈 271신발을 살까요?

아닙니다 270이나 275 중에 하나를 

골라야만 합니다

 

'신발사이즈가 양자화 되어 있기 때문입니다'

이렇게 연속적이지 않고

띄엄띄엄 증가하거나 감소하는 것을

양자화 되어 있다고 합니다

 

양자가 이해가 되셨기를 바랍니다

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2)양자역학

양자역학은

'눈에 보이지 않는

아주작은 세계를 다루는 학문'

입니다

 

작은 세계를 다루는 건데

그럼 양자라는 단어가 왜 붙었는지

궁금하실 수 있습니다

 

위에서 언급한 에너지의 양자화는

아주작은 세계에서 관측되기 때문입니다

 

우리가 보는 거시적관점(큰세계)에서는

모든 것이 연속적으로 분포합니다

 

하지만 미시적관점(아주작은세계)에서는

모든 것이 불연속적으로(양자화되어) 분포합니다

 

이렇기 때문에 양자역학이라는 이름이 붙습니다

필자도 양자역학의 깊은 부분은 잘 알지 못합니다

 

하지만 보통 많은 사람들이 궁금해 하는 것은

양자역학의 정수가 아닌

양자역학은 대체 무엇인가?

라는 질문이지 않을까 싶습니다

 

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이번글에서는 양자의 정의와

양자역학이 다루는 것에 대해

이야기 해보았습니다

 

다음글에서는 이어서

보어의 원자모형을 기반으로

수소의 전자에너지의 양자화

에 대하여 이야기 하겠습니다