광양자와 레이저

원자 모형

보어의 원자모형과 이를 발전시킨 양자역학에 의해 원자의 상태는 파동함수와 확률로 기술 되고 또한 띄엄띄엄한 에너지 상태를 가지고 있는 것이 확실해졌다. 아래의 그림처럼 원자의 전자의 배치는 구름과 같은 확률분포를 이루고 있다. 전자의 에너지에따라 그 분포는 달라진다.

확률분포의 마디와 골이 많아지고 변화가 커질수록 전자는 더 높은 에너지상태로서, 더 작은 결합에너지에 의해 결합되어 있다.

위 그림에서 가운데의 붉은 색으로 표시한 것은 핵으로 +전하를 띠고 있다. 그리고 주변의 푸른 색은 전자의 구름 분포로 확률밀도를 농담으로 나타내었다.

_ 전자의 확률분포_ 에너지 준위_ 양자역학_ 확률밀도_ 파동함수_ 마디

원자에서 광자의 방출

보어는 러더퍼드 원자모형의 문제점을 해결하였다. 즉, 원자의 전자가 핵 주위로 원운동을 할 때 안정된 상태로 있을 수 있는 조건을 제시하였고, 또한 그들 상태를 넘나들 때 빛이 매개가 된다는 두 가설을 세웠다. 이로써 이전에 알려져 있던 수소 원자 스펙트럼에 대한 완벽한 해석을 할 수 있었다.

그림에서 $E_4$의 상태에 있는 원자가 $E_3$의 상태로 떨어지면서 그 차이에 해당하는 빛을 방출한다. 한편 이의 역의 과정도 가능하다. $E_3$의 상태에서 빛을 흡수하여 $E_4$상태가 된다. 이때는 역시 그 에너지 차이에 정확하게 일치하는 에너지의 빛이 비추어져야 한다. 이것이 물질과 빛의 상호작용의 기본적인 것이다.

_ 러더퍼드 원자모형의 문제점_ 원자 스펙트럼_ 에너지 준위_ 보어