현대물리파트이지만 이해하기 어렵지 않음. 확실히 물2는 너무 많이 잘렸다. 어떻게 무한사각우물이 없지?
1. 광전효과 + 빛의 입자성
공식암기만 하면 틀리기 쉬운 파트. 이해를 하면 쉽다.
빛을 쏨 -> 금속판과 만남 -> 광전자(=전자) 방출
-> 빛의 에너지 E(빛) // E(빛) - W(일함수) = Ek (광전자).
-> 빛의 파동성에 의하면 빛의 세기(=진폭)가 증가하면 E가 증가하기 때문에 Ek도 무한히 올라감.
그러나 실험결과는 이게 아님 -> 빛의 파동성으로는 설명이 안됨,
-> 빛의 입자성: E(빛) = hf(빛) = hc/람다(빛), Ek(광전자) = E(빛) - W 로 나타남
--> 빛은 1개당 E = hf를 가진 입자(광자 != 광전자)로 나타난다!
* 광자 = 빛 알갱이, 광전자 = 전자 로 엄격히 구분하자. 전혀 다른 물질이다.
2. 물질파
광자 하나의 에너지 E = hf = hc/람다이다. 광자는 질량이 없으므로 운동량 p = mv로 나타낼 수 없지만. p = h/람다로 나타낼 수 있다.
-> 광자에 국한하지 말고, 일반 물질에서도 적용하자: 드브로이 물질파
p = mv = h/람다, 함다 = h/p = h/mv
* 여기서 광전효과랑 짬뽕하면 v랑 V때문에 헷갈리는 경우가 있다. 자세히 알아보자.
광전판에 전압이 걸리지 않는다면 광전효과에 의해 금속판에서 광전자(=전자)가 방출되어 전류가 흐른다. 광전판에 역방향 전압을 걸면 광전자가 (+)극으로 빨려들어가 전류가 감소하고, 전류가 0이 되는 전압을 "정지 전압(Vs)"이라고 한다.
에너지 = 일 = qV = qEd이므로, 광전자의 운동에너지 Ek = E(빛) - W(일함수) = qVs이다.
여기서 Ek = 1/2 mv^2 = p^2 /2m이므로 p, v, 람다를 구할 수 있다.
공식을 외우지 말고 이 과정을 머릿속에 넣어 문제에 비례식으로 적절히 대입하는게 실수를 줄이는 방법이다!
* 입자(전자 등): p = mv = h/람다 -> Ek = p^2/2m = h^2/(2m람다^2)
* 광자(빛): p = h/람다, E = hf = hc/람다 = pc
3. 수소 원자모형과 불확정성 원리
* 보어의 원자 모형: 제1조건, 제2조건을 암기하자.
-> 제 1조건(양자 조건): 2pi r * p = nh
-> 제 2조건(진동수 조건): 전자가 다른 궤도로 전이 시 정확히 궤도의 에너지 차이만큼 흡수/방출한다
p = h/람다 이므로 2pi * r = n람다가 되어 전자의 궤도는 물질파 파장의 정수배가 된다.
* 전자궤도의 반지름: r = a * n^2 (궤도 반지름은 n의 제곱에 비례)
-> 궤도의 에너지 준위 = Ep + Ek = -ke^2/r + ke^2/2r = -13.6/n^2이 됨.
* 불확정성 원리: delta(x) * delta(p) >= h/4pi
-> 보어의 원자 모형에서는 위치와 운동량을 정확히 알게 되므로 불확정성 원리에 위배
-> 현대 원자모형: 오비탈 (파동함수)
물2 개념 + 유형 끝~ 좀 쉰 후에 화2로 만납시다
