재료과학과 공학3

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재료과학

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3.1 원자 구조와 결정 구조의 차이는 무엇인가?
원자 구조 :원자핵과 핵 바깥의 전자를 구성요소로 하는 원자의 내부구조이다. 이 때, 핵 바깥의 전자의 상태는 오비탈함수로 주어진다. 전자의 에너지준위는 다양하지만 보통 바닥상태를 기준으로 원자구조를 표현하며, 전자의 양자역학적 상태는 주양자수, 방위양자수, 자기양자수와 스핀양자수의 조합으로 결정된다. 보통은 원자핵을 ＋Ze(Z는 원자번호, e는 전기소량)의 전하를 가지는 점전하(點電荷)로 보고, 이것이 만든 정전기장 속에 Z개의 핵외전자가 운동한다고 본다. 따라서 원자구조는 핵외전자의 양자역학적 상태, 즉 파동함수 또는 오비탈함수로 주어진다. 간단하게는 각각의 전자가 핵과 다른 전자들이 만들어내는 평균적인 중심력장(中心力場) 안을 독립적으로 운동한다는 근사 개념을 써서, 이와 같은 1전자준위로서 가능한 준위(원자오비탈함수)를 에너지적으로 낮은 준위로부터 차례로 차지해나간 경우의 Z개인 전자의 상태배치의 전체로서 구조를 나타내는 방법이다. 따라서 보통 표시되는 원자구조는 그 원자의 바닥상태에 대응하는 전자배치로 되어 있다. 원자 내와 같은 중심력장 안에서의 전자의 양자역학적 상태는 정수값을 취하는 3종류의 양자수(量子數), 즉 주(主)양자수 n, 방위(方位)양자수 l, 자기(磁氣)양자수 m과 반정수(半整數)인 스핀양자수 s의 조합으로 결정된다.

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