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양자역학44

124. 전자 구름 모형: 전자는 원자 속에서 어떻게 움직일까? 전자 구름 모형: 전자는 원자 속에서 어떻게 움직일까? 서론: 행성이 아닌, 구름처럼 존재하는 전자우리는 흔히 원자 구조를 태양계에 비유하곤 합니다. 중심에는 원자핵이 있고, 그 주위를 전자가 행성처럼 일정한 궤도를 따라 돌고 있다는 식입니다. 이 비유는 보어 모형(Bohr model)에서 유래된 것으로, 학습 초기 단계에서 매우 직관적이기 때문에 오랫동안 교과서의 대표 이미지로 자리 잡았습니다. 그러나 시간이 흐르면서 양자역학이 발전하고 실험적 증거가 축적되면서, 이 단순한 모형은 근본적인 수정이 불가피해졌습니다. 실제로 전자는 고정된 궤도를 따라 돌지 않습니다. 대신 전자는 ‘어디에나 있고 어디에도 없는’ 상태, 다시 말해 ‘확률적인 구름’ 형태로 존재합니다. 이 새로운 관점은 바로 ‘전자 구름 모형.. 2025. 4. 12.

123. 플랑크 상수: 이 작은 숫자가 양자 혁명을 일으킨 이유 플랑크 상수: 이 작은 숫자가 양자 혁명을 일으킨 이유 서론: 가장 작은 수가 바꾼 가장 큰 세계물리학의 역사에서 어떤 숫자 하나가 세상의 패러다임을 송두리째 바꾼 경우는 매우 드뭅니다. 그러나 플랑크 상수(Planck constant)는 그 예외 중에서도 가장 극적인 사례입니다. 이 수치는 단지 작을 뿐만 아니라, 물질과 에너지가 작동하는 방식을 근본적으로 새롭게 정의하게 만든 핵심 열쇠였습니다. 플랑크 상수는 빛, 전자, 원자 같은 미시 세계를 이해하는 데 있어 결정적인 역할을 했습니다. 이 상수가 존재하지 않았다면, 양자역학도 없었고, 오늘날 우리가 사용하는 반도체, 레이저, MRI, 양자 컴퓨터, 심지어는 블루투스 이어폰조차도 존재하지 않았을 것입니다. 하지만 정작 이 작은 상수가 어떤 의미를 가.. 2025. 4. 11.

119. MRI(자기공명영상)의 작동 원리: 양자 물리가 만든 의료 혁신 MRI(자기공명영상)의 작동 원리: 양자 물리가 만든 의료 혁신 서론: 일상 속 첨단 기술, MRI를 다시 보다병원에서 흔히 접하는 의료 장비 중 하나인 MRI는 뇌, 척추, 관절, 장기 등 몸속 깊은 곳을 고해상도로 들여다볼 수 있게 해주는 놀라운 기술입니다. 많은 사람들이 MRI 검사를 받아본 경험은 있지만, 그 작동 원리에 대해선 잘 모르는 경우가 많습니다. 사실 MRI는 단순한 의료 장비를 넘어, 양자 물리학의 정수가 실생활에 적용된 대표적인 사례입니다. 우리가 눈으로 확인할 수 없는 세포와 조직 내부를 비침습적으로 분석할 수 있는 MRI 기술은, 양자역학의 기본 원리 중 하나인 핵스핀과 자기공명 현상(NMR)을 토대로 작동합니다. 이 글에서는 MRI의 작동 원리를 보다 쉬운 언어로 풀어보고, 양.. 2025. 4. 6.

118. LED는 왜 다양한 색으로 빛날까? 양자 에너지 준위로 풀어보기 LED는 왜 다양한 색으로 빛날까? 양자 에너지 준위로 풀어보기 서론: 우리 주변의 LED, 그 색깔은 어디서 오는 걸까?현대 사회에서 LED는 조명, 디스플레이, 신호등 등 다양한 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 스마트폰 화면부터 TV, 냉장고 내부 조명, 심지어 거리의 간판까지 LED가 없는 곳을 찾기 어려울 정도입니다. 그런데 이 LED는 왜 파란색, 빨간색, 초록색 등 다양한 색으로 빛날 수 있을까요? 단순히 전기만 흐르면 불이 켜진다고 생각할 수도 있지만, 이 질문은 단순한 기술의 문제가 아닙니다. 실제로는 아주 미세한 세계, 즉 양자역학(quantum mechanics)의 법칙에 따라 색이 정해집니다. 특히 "양자 에너지 준위"라는 개념을 통해, 우리는 빛의 색을 결정하는 원리를 이해할 수 .. 2025. 4. 5.

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