30년이 넘은 배철수의 음악캠프의 라디오 주파수(채널)은 91.9 MHz입니다.
막내가 좋아하는 게임
5G 핸드폰의 주파수 범위는 30~300GHz 라고 합니다.
이 주파수 대역은 기존 보다 초당 더 많은 정보를 전송할 수 있는데,
이 주파수 영역의 파장이 1~10mm 범위이기 때문에 밀리미터파라고 부르기도 한답니다.
왜 밀리미터파인지 계산해 보겠습니다.
전자기파는 질량이 없는 광자(photon)로 이루어진 빛입니다.
이 광자(빛)의 속도 v는 3x108m/s(30만km/s) 이기 때문에,
v (3x108m/s) = 진동수 f { 30~300GHz (3x1010Hz ~ 3x1011Hz) } X 파장 λ(1x10-2m ~ 1x10-3m)
5G 핸드폰의 주파수는 밀리미터파가 맞습니다.
아래의 식과 같이 전자기파(광자)의 에너지는 f(진동수)와 비례합니다.
전자기파(광자)의 속도는 일정하기 때문에 진동수는 파장에 반비례합니다.
따라서, 전자기파의 에너지는 파장에 반비례합니다.
전자기파 스펙트럼(파장과 진동수)
이 표가 잘 이해가 되면 좋겠습니다.
이제 2단원 원자의 세계 내용에 어울리도록 수소 원자의 선 스펙트럼을 봐야겠죠.
수소 원자의 선 스펙트럼
이 사진을 앞서 보여드린 사진의 가시광선 영역에 넣었습니다.
가시광선 영역(발머계열)의 410nm, 434nm, 486nm, 656nm
문제에서 다 알려주지만 외우고 있으면 좋겠습니다.
그리고, 빛에너지는 파장에 반비례하기 때문에
전자가 이동하는 전자 껍질 사이의 에너지 차이가 작을수록
전자 전이에 해당하는 스펙트럼 선의 파장이 길어집니다.
따라서, 왼쪽으로 갈수록 간격이 조밀해지는 것은
주양자수 n이 작아질수록 에너지 간격이 커지기 때문인 것도 기억하고 있으면 좋겠습니다.
이제 수소 원자의 선 스펙트럼을 잘 설명하는 보어의 원자 모형을 봐야겠죠.
그전에 다전자 원자의 스펙트럼도 함 볼까요.
나트륨 원자의 스펙트럼 출처 : Wikimedia Commons
네온 원자의 스펙트럼 출처 : Wikimedia Commons
수소와 다르게 가느다란 선이 모여 있는 것을 확인할 수 있습니다.
이것은 같은 주양자수 안에 있는 전자들의 에너지 준위가 틀리기 때문에 나타나는 현상입니다.
보어의 원자 모형은 이를 설명할 수 없었고,
1920년 이후 과학자들은 전자를 원자핵 주위에 존재할 수 있는 확률로만 나타낼 수 있다는
현대의 원자 모형을 제안하였습니다.