양자 역학

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최초 등록일
2008.01.22
최종 저작일
2007.08
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기초 양자 역학 이론에 대한 내용입니다.

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본문내용

19세기에 가장 발달한 물리학은 전자기학입니다. 그러나 그 때 물리학자들의 골치를 썩이고 있던 문제가 있었습니다. 바로 흑체 복사에 대한 문제입니다. 흑체는 “용어와 어휘”에서 설명한 모든 열복사를 흡수하는 가상적 물체를 말하며, 흑체 복사는 오직 온도를 변수로 하는 함수로 기술됩니다. 이에 빈(Wien, 1864~1928)이 설명을 했으나 그의 법칙은 고온 영역에서만 들어맞았고 저온 영역에는 들어맞지 않았으며 레일리의 설명도 저온 영역에만 들어맞는데다 빈의 법칙과도 들어맞지 않았습니다. 이것을 해결한 사람이 막스 플랑크입니다. 그는 열복사선을 입자로 보고, 에너지 E=hν=(hc)/λ로 두어 설명하여 흑체 복사를 완벽하게 설명했습니다.

한편, 아인슈타인은 광전 효과를 빛을 입자로 간주하여 설명했습니다. 그리고 빛은 입자이면서 파동이지만 두 가지가 동시에 관찰되지는 않는다고 설명하여 노벨상을 받았습니다. 광량자설에 의해 빛을 쬐자마자 전자가 튀어나오는 현상, 그리고 어느 정도 이하 길이의 파장에서만 전자가 튀어나오는 것 등이 설명되었습니다. 그는 이 업적으로 노벨상을 받았습니다. 더하여, 빛이 입자의 성질을 가졌다는 확실한 증거가 콤프턴 효과 입니다. 이 현상에서 산란된 빛과 광전자, 그리고 입사한 빛은 마치 당구공이 충돌한 것과 같이 움직입니다.

그리고 줄 톰슨은 19세기 말 음극선을 발견하였습니다. 이 음극선이 전기장이나 자기장에서 (-)전하가 휘는 방향과 같은 방향으로 휘는 것, 가벼운 바람개비를 돌아가게 하는 것, 뚜렷한 그림자를 만드는 것(파동이라면 회절이 되어 또렷한 그림자를 만들지 못합니다), 이 모든 현상이 모든 금속에서 발견되는 것을 토대로 원자 속에서 튀어나온 (-)전하를 가진 입자라는 결론을 내리고 전자(electron)라는 결론을 내렸으며 비전하 1.758820×1011C/kg 이라는 값을 얻었습니다. 뒷날 밀리컨은 기름방울의 낙하 속도를 이용해 1.602×10-19C라는 값을 얻었습니다. 원자 속에 전자가 들어 있다고 했으니, 원자의 구조를 설명해야 했습니다. 톰슨은 원자의 구조를 전자(수박씨)가 양전하를 띤 공(수박)에 박혀 있는 형태라고 설명했습니다.

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