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Werner Karl Heisenberg (1901-1976) ​ 독일 제국(Deutsches Kaiserreich)의 뷔르츠부르크에서 태어난 물리학자인 하이젠베르크(Werner K. Heisenberg, 1901-1976)는 행렬역학(matrix mechanics)과 불확정성의 원리를 발견하여 20세기 초 양자역학의 발전에 큰 공헌을 남겼다. ​ 불확정성의 원리: 어떤 물체의 위치와 운동량 또는 시간과 에너지를 동시에 측정할 때, 둘 사이의 정확도에는 물리적 한계가 존재한다. - 두 가지 물리량은 관측가능한 물리량(가관측량)이다. - 입자의 운동량과 위치는 동시에 정확한 값으로 명시될 수 없다. ⇒ 입자의 위치를 엄밀하게 아는 순간, 이것의 운동량은 더 불확정성을 갖는다. - 입자의 위치 측정이 오차 ..

​ 일전자계(one electron system): 핵이 한 개 이고 그 주위에 전자 역시 한 개인 화학종 - 전자의 에너지 준위(energy level)은 전자 궤도인 주양자수의 값에 의해서'만' 결정 ​ ※ 주양자수(principle quantum number, n) 전자는 원자핵을 중심으로 전자궤도를 이루며 특정한 상태로 존재하는데, 이때 궤도는 몇 종류의 '불연속적인 양'으로 결정된다. 여러가지 불연속적인 양 중 주양자수는 전자의 에너지 준위를 결정한다. ​ 그림 1. 주양자수의 도식 ​ 주양자수에 의한 전자의 에너지 준위 식은 다음과 같다. ​ 전자의 에너지 준위 - n: principle quantum number - Z: 원자번호 - R: 리드버그 상수 ■ ​ 예를 들어 수소원자의 전자의 에..

수소원자의 선 스펙트럼 그림 1. 원자마다 다른 선 스펙트럼 1885년, 스위스의 수학자이자 물리학자였던 요한 발머(Johann Jakob Balmer, 1825-1898)는 말년에 스펙트럼 연구를 통해 원자가 갖는 고유한 선 스펙트럼을 수식화하는 데 성공했다. ​ Johann Jakob Balmer (1825-1898) ​ 그림 2. 발머의 실험 ​ 1. 진공 상태의 방전관에 수소 기체를 저압상태로 만든 뒤 고전압을 걸면, 음극으로부터 튀어나온 전자가 양극으로 이동하다가 수소 분자의 껍질에 존재하는 전자와 충돌하게 된다. 2. 이때의 충돌로 인해 수소 분자의 전자는 들뜨게 되고, 들뜬 전자가 이후 바닥상태로 돌아가면서 전자 껍질 간 에너지만큼이 다시 빛의 형태로 방출된다. 3. 들뜬 전자가 바닥 상태로..

파동: 전자기파는 빛의 일종이다. 파동(wave)이란, 한 지점에서 다른 지점으로 주기를 가지며 이동하는 에너지의 이동형태를 의미한다. ​ 그림 1. 파장과 진동수, 그리고 진폭 ​ 전자기파는 빛의 일종이며, 진공을 지나는 전자기파는 파동의 성질을 띤다. - 파동은 진동수, 파장, 진폭 등의 물리량으로 설명된다. ​ 1. 진동수(f 또는 ν): 단위 시간 당 일정한 지점을 통과하는 파동의 꼭대기수 2. 파장(λ): 정상~정상 간의 거리 또는 골~골 간의 거리 3. 진폭(A): 정상과 골 간의 수직 거리의 1/2 ​ ※ ν: 뉴(그리스 문자 nu), λ: 람다(그리스 문자 lambda) ​ 복사에너지의 세기는 진폭의 제곱에 비례한다. ​ 빛의 속력 진공에서의 빛의 속력은 고정된 상수이며 그 값은 다음과 같..

모즐리의 X선 방출(X-ray emission) 실험 모즐리의 법칙(Moseley's law): 원소번호와 원소의 특정 X선 진동수 간의 관계에 대한 법칙(1913) ​ 그림 1. 모즐리의 법칙: 원소번호와 X선의 진동수(ν) 제곱근은 매우 일정한 선형관계를 가지고 있다. ​ 실험과정 1. 모든 원소에 넓은 파장 영역의 X선을 조사한다. - 1차 X선으로 X선의 파장영역은 0.01~10nm이다. 2. 각 원소마다 특유한 X선 파장을 흡수해 핵 근처에 있는 전자 껍질의 전자들이 더 높은 에너지 상태가 된다. 3. 더 높은 에너지 상태로 여기된 전자들은 흡수된 X선을 방출하면서 바닥상태로 전이된다. - 2차 X선으로 각 원소 마다 특유한 X선을 방출하게 된다. 4. 각 원소에서 방출된 2차 X선 중 가장 작..

​ 그림 1. 주기율표 ​ 주기율표(periodic table): 110종 이상의 원소들을 원자 번호 순서에 따라 배열한 표 - 주기율표는 7주기(period), 18족(group)로 구성된다. - 주기: 전자 껍질(electron shell)의 개수가 같은 원소들을 원자 번호의 순서에 따라 같은 행(row)에 오도록 배열한 것 - 족: 원자가전자의 개수가 같은 원소들을 원자 번호의 순서에 따라 같은 열(column)에 오도록 배열한 것 ​ 여기서, 전자껍질은 원소를 구성하는 최외각전자(원자가전자: 원자 내의 전자 중 전자껍질의 가장 바깥 쪽에 존재하는 전자)가 존재하면서 만드는 일정한 에너지 궤도를 의미한다. ​ 그림 2. Electron shells can be numbered by principal..

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