¶ 지식 정보
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¶ 보어의 수소 원자 모형
전자가 원자핵 주위의 특정 궤도에서 원운동을 하는 모형이다.
원자핵과 전자 사이의 전기력이 구심력 역할을 한다.
¶ (주) 양자수
보어의 수소 원자 모형에서 전자는 특정 궤도에만 위치할 수 있는데,
원자핵에서 가장 가까운 궤도부터 차례로 인 궤도라 부르고, 을 (주)양자수라고 한다.
전자가 양자수와 관련된 특정 궤도에만 위치할 수 있는 것을 ‘양자화되어 있다.’고 표현한다.
¶ 에너지 준위
원자에서 전자가 가지는 에너지 값이다. 양자수 이 커질수록 에너지 준위가 높다.
¶ 광자
빛을 이루는 기본 입자이다.
¶ 전자의 전이
전자가 서로 다른 에너지 준위를 갖는 궤도 사이를 이동하는 것이다.
에너지 준위가 높은 궤도로 전이할 때는 빛(광자)이 흡수되고,
에너지 준위가 낮은 궤도로 전이할 때는 빛(광자)이 방출된다.
흡수되거나 방출되는 광자 개의 에너지는 전이 전후 에너지 준위 차이의 크기와 같다.
¶ 전자의 전이에 따른 구분
전자가 인 궤도에서 인 궤도로 전이할 때 방출되는 빛은 라이먼 계열,
전자가 인 궤도에서 인 궤도로 전이할 때 방출되는 빛은 발머 계열,
전자가 인 궤도에서 인 궤도로 전이할 때 방출되는 빛은 파셴 계열에 해당한다.
¶ 전자의 전이 예시
그림은 보어의 수소 원자 모형에서 양자수 에 따른 전자의 궤도와 전자의 전이 를 나타낸 것이다.
에서 흡수 또는 방출되는 빛을 분석해보자.
에너지 준위가 높은 궤도로 전이할 때는 빛을 흡수하고,
에너지 준위가 낮은 궤도로 전이할 때는 빛이 방출된다.
와 모두 에너지 준위가 높은 궤도(이 큰 궤도)에서 에너지 준위가 낮은 궤도(이 작은 궤도)로 전이하므로 빛이 방출된다.
전이 전후 에너지 준위 차이의 크기는 에서가 에서보다 작다.
이때 방출되는 광자 개의 에너지는 전이 전후 에너지 준위 차이의 크기와 같으므로 에서가 에서보다 작다.
와 모두 전자가 인 궤도에서 인 궤도로 전이하므로 에서 방출되는 빛은 라이먼 계열에 해당한다.
¶ 적용 문항
¶ 1번 문항
정답: $3$
방출되는 광자 개의 에너지는 전이 전후 에너지 준위 차이의 크기와 같으며,
전이 전후 에너지 준위 차이의 크기는 이므로 이다.
따라서 정답은 번이다.
¶ 2번 문항
정답: $5$
ㄱ. 에너지 준위가 높은 궤도로 전이할 때는 빛이 흡수되고, 에너지 준위가 낮은 궤도로 전이할 때는 빛이 방출된다.
에서는 에너지 준위가 높은 궤도로 전이하므로 빛이 흡수된다. (O)
ㄴ. 방출되는 광자 개의 에너지는 전이 전후 에너지 준위 차이의 크기와 같으므로 에서 방출되는 광자 개의 에너지는 이다. (O)
ㄷ. 에서는 전자가 인 궤도에서 인 궤도로 전이하므로 방출되는 빛은 라이먼 계열에 해당한다. (O)
따라서 정답은 번이다.