본문 바로가기

양자역학11

🧠 양자 얽힘: 시공간을 초월한 연결의 비밀 양자역학은 우리가 알고 있는 세상의 상식을 뒤흔든다. 그중에서도 **‘양자 얽힘(Quantum Entanglement)’**은 과학자들에게조차 여전히 가장 신비로운 현상 중 하나로 남아 있다. 얽힘은 두 입자가 서로 멀리 떨어져 있어도, 한쪽의 상태가 다른 쪽의 상태와 즉시 연결되는 현상을 말한다. 아인슈타인은 이를 “유령 같은 원격작용(spooky action at a distance)”이라 표현하며 받아들이기를 주저했다. 그러나 오늘날 실험은 그 현상이 실제로 존재함을 명확히 보여준다.🌌 얽힘의 기본 개념양자 얽힘을 이해하려면 먼저 **양자 상태(quantum state)**라는 개념을 살펴봐야 한다.양자역학에서 입자는 고전적인 점 입자가 아니라, **확률파동(probability wave)**로 .. 2025. 11. 15.
파동-입자 이중성: 빛과 전자의 두 얼굴 양자역학에서 가장 근본적이면서도 직관과 충돌하는 개념 중 하나가 **파동-입자 이중성(Wave-Particle Duality)**입니다. 고전 물리학에서는 입자와 파동을 완전히 구분했지만, 양자 세계에서는 빛과 전자가 상황에 따라 파동처럼 행동하기도 하고 입자처럼 행동하기도 합니다. 이 현상은 양자역학의 근본 원리를 이해하는 핵심 열쇠가 됩니다.1. 입자와 파동의 전통적 구분입자(Particle): 위치와 속도를 정확히 정의할 수 있는 물질 단위고전역학: 뉴턴 법칙으로 운동 기술 가능파동(Wave): 공간과 시간을 따라 에너지가 연속적으로 전달고전 전자기학: 맥스웰 방정식으로 기술19세기까지 빛은 전자기파(맥스웰 방정식)로, 전자는 입자로 이해되었습니다. 하지만 광전효과, 흑체복사, 전자 회절 실험은 이.. 2025. 11. 15.
원자 스펙트럼: 전자의 에너지 준위와 빛의 비밀 원자 스펙트럼(Atomic Spectrum)은 원자가 방출하거나 흡수하는 빛의 파장 분포를 의미합니다. 19세기 후반, 원자 스펙트럼을 관찰하면서 과학자들은 원자 내부에 에너지 준위가 불연속적(양자화)으로 존재한다는 사실을 발견했습니다. 이는 고전 물리학으로는 설명할 수 없는 현상이었으며, 양자역학 발전의 중요한 실마리가 되었습니다.1. 원자 스펙트럼의 종류원자 스펙트럼은 크게 연속 스펙트럼, 선 스펙트럼, 밴드 스펙트럼으로 나뉩니다.연속 스펙트럼(Continuous Spectrum)고체, 액체, 밀집 기체가 방출모든 파장에서 에너지가 연속적으로 존재선 스펙트럼(Line Spectrum)희박 기체 원자에서 관찰특정 파장에서만 빛을 방출 → 불연속적수소 원자에서 나타나는 발머계열이 대표적밴드 스펙트럼(Ba.. 2025. 11. 14.
광전효과: 빛이 전자를 튕겨내는 양자 현상 빛은 고전물리학에서 단순한 파동으로 이해되어 왔습니다. 전자기파로서 전기장과 자기장의 진동으로 설명되며, 진폭이 클수록 에너지가 강하다고 보았습니다. 하지만 1887년 하인리히 헤르츠가 빛을 이용해 전자를 튕겨내는 현상을 관찰하면서, 고전 이론만으로는 설명할 수 없는 새로운 문제가 등장했습니다. 이를 체계적으로 설명한 것이 바로 알베르트 아인슈타인(1905)의 광전효과 이론입니다. 이 발견은 빛이 입자적 성질, 즉 **광자(Photon)**를 가진다는 개념을 확립하게 했습니다.1. 광전효과란?광전효과(Photoelectric Effect)는 금속 표면에 빛을 비추면 전자가 금속 밖으로 방출되는 현상을 말합니다. 실험에서 관찰된 특징은 다음과 같습니다.빛의 세기 증가만으로는 전자 방출 에너지가 증가하지 않.. 2025. 11. 14.
고전역학과 양자역학의 차이: 미시세계와 거시세계를 연결하는 물리학 인류는 오랜 세월 자연 현상을 이해하려 노력해왔다. 뉴턴이 정립한 고전역학은 일상 세계의 물체 운동을 정밀하게 설명하며, 중력, 힘, 에너지 등 거시적 현상을 결정론적으로 예측할 수 있는 체계를 제공했다. 그러나 20세기 초, 원자와 전자 수준에서 일어나는 미시세계 현상은 고전역학으로 설명할 수 없는 불연속적, 확률적 특성을 지니고 있음이 드러났다. 이에 등장한 학문이 바로 **양자역학(Quantum Mechanics)**이다.이번 글에서는 고전역학과 양자역학의 근본적 차이, 수학적 표현, 실험적 증거와 현대 응용 사례를 개괄적으로 소개하며, 이후 시리즈에서 다룰 흑체복사, 광전효과, 원자 스펙트럼, 파동-입자 이중성으로 자연스럽게 이어질 수 있는 기초를 제공한다.1. 고전역학: 거시 세계의 결정론고전역.. 2025. 11. 11.

티스토리툴바