빛의 흡수와 방출 스펙트럼(spectrum) 1. 방출스펙트럼(emission spectrum) 연속스펙트럼(continuous) 고체, 액체 light continuous (연속) high temp. 선스펙트럼(line) 기체 기체 원자 고유 색( 전자궤도 E 차이 ) : 선 2. 흡수스펙트럼(absorptiom spectrum) 연속스펙트럼 gas 연속스펙트럼(검은선) low temp. “ fraunhoper line” (저온 기체 원자에 의해 흡수) line spectrum absorption spectrum 키르히호프 법칙 (Kirchhoff law) “ 일반적으로 , 기체는 저온에서 흡수한 빛을 고온에서 방출한다”
빛의 흡수와 방출 원자모형과 스펙트럼 원자(atom) ← 분자(molecule) ← 물질(material) ← 물체(object) 데모크리투스(Democritus) – BC. 400 ↓ 돌턴(Dalton) – 19 c 톰슨(J.J. Thomson) – 1906 러더포드(Rutherford) - 1911 전자 (e) Sea of (+) 전하 원자의 안정성 문제 not experiment! α-입자 Problem 1. 전자 궤도의 안정성 2. 수소원자의 선스펙트럼 설명 x 전자가속 → 빛 방출 → 전자 E 감소 → collision → decay !
빛의 흡수와 방출 보어(Niels Bohr) – 1913 ※ 양자가설 1. 양자조건(quantum condition) 2. 진동수조건(frequency condition) E3 E2 E1 hf light emit! E1 : 바닥상태(ground state) En : 들뜬상태(excited state) n＞1 En – Em = hf = hc/λ n＞m ”전자가 에너지준위(energy level)차이 만큼의 에너지를 얻어 들뜬상태가 되며 다시 바닥상태로 떨어질 때(천이-transition), 역시 에너지 준위 차이 만큼에 해당하는 빛을 방출한다.” 2πr mv = nh mvr = (h/2π)n n : 양자수(quantum no.) h=6.63×10-34Js 플랑크(Plank)상수 Problem 1. 많은 전자의 전자궤도 및 에너지준위 결정이 어려움 2. 전자의 위치와 운동에 있어 특정시각에 위치가 결정되지 못함 “위의 양자조건을 만족하는 궤도 r 에서만 전자가 존재 가능!”
빛의 흡수와 방출 드브로이(de Broglie) – 1924~ ※ 양자가설(of Bohr) + 물질파이론(전자 → 정상파(standing wave)) 2πr = nλ 전자궤도(electron orbit) “전자는 파장 λ의 정수배인 곳에서만 존재!” λ = h/(mv) : 드브로이 물질파(matter wave) 2πr = nh/(mv) mvr = n h/(2π) : same for Bohr principle
빛의 흡수와 방출 Bohr의 수소원자이론 전자의 에너지 구심력 = 전기력 양자조건 1eV(electron volt) = “정지한 전자가 1 volt 전위차에 의해 얻는 운동에너지” 전자의 에너지 구심력 = 전기력 양자조건 for 4 에너지 준위 (energy level) 선스펙트럼수(of 1 atom gas) : 3 + 2 + 1 = 6 ”기체의 종류가 다르면 energy level 분포가 다르므로 선스펙트럼의 위치도 다르게 되고 따라서 기체의 종류를 알 수 있다.”