널리 알려진 양자역학 교과서와 참고서를 소개합니다. 여기에 소개하는 책은 대부분 학부에서 대학원 석사 1학년 정도의 수준입니다. (순서는 무순.) 1. D.J. Griffiths Introduction to Quantum Mechanics 2nd ed. (2004) Prentice Hall 수준: 학부 학부 수준의 표준 교과서. 현재 국내외의 많은 학교에서도 이 책을 교과서로 쓰고 있고 평도 좋아서 나도 2006년부터 학부 교과서로 사용하고 있다. 전체적으로 잘 썼고 다른 책에 비해 비교적 쉽게 쓰여져 있다. 하지만 마음에 들지 않는 점도 꽤 발견된다. 예를 들면 이 책은 양자역학의 발전 과정에 대한 언급이 전혀 없이 슈뢰딩거 방정식부터 시작하는데 이 자체로는 나쁘다고 할 수 없지만 그래도 해당 내용이 ..

1.2. 평형상태와 비가역성 아주 많은 \(N\)개의 분자로 구성된 고립된 기체를 고려해 보자. 평형상태에 있는 기체에서, \(n\)은 \(\frac{1}{2}N\) 근방에서 요동한다. 그런데 어떤 경우에 \(n\)이 \(\frac{1}{2}N\)에서 상당히 벗어난 모습을 목격할 수 있을까? 두 가지 경우가 있을 수 있는데 하나씩 차례로 살펴보자. 드물지만 평형상태에서 크게 요동하는 경우 평형상태에서 \(n\)은 통상 \(\frac{1}{2}N\) 근처에서 작게 요동한다. 그러나 아주 드물기는 하지만 \(\frac{1}{2}N\)에서 크게 벗어난 요동이 발생할 수도 있다. 충분히 긴 시간 동안 상자를 관찰하면 언젠가는 그런 상황을 목격할지도 모른다. 실제 \(\Delta n\)이 자발적으로 상당히 크게 ..

Chapter 1. 거시계의 특징 우리 감각으로 느낄 수 있는 세상은 거시 물체로 이루어져 있다. 거시 물체는 원자보다 크기가 매우 크다. 따라서 거시 물체는 많은 수의 원자 또는 분자로 이루어져 있다. 이 세계는 매우 복잡하고 시시각각 변하고 있으며, 기체, 액체, 고체, 생물학적 유기체 등 다양한 형태, 다양한 화합물로 이루어져 있다. 따라서 이 세계를 이해하기 위해서 물리학, 화학, 생물학 등 다양한 원리가 형성되었다. 이 책에서 우리는 모든 거시계를 아우르는 근본적인 성질들을 알아보고자 한다. 특히, 원자론과 몇가지 개념만을 사용해서 거시계의 현상들을 설명할 수 있음을 보이고자 한다. 20세기 초 과학의 발달로 모든 물질은 원자로 이루어져 있다는 것이 밝혀졌으며, 양자역학을 통해 미시세계를 지배하..

원자의 안정성과 크기 47 원자의 크기 이제 마지막 주제인 원자의 안정성과 크기에 대해 알아볼 차례이다. 먼저 원자의 크기에 대해 알아보자. 원자의 크기는 격자 또는 액체에서 원자들 간의 거리로 정의된다. 실험적으로 원자의 크기는 1Å=\(10^{-8}\text{cm} \) 정도로 알려져 있는데, 이값은 다음과 같이 아보가드로수의 크기와 관련이 있다. 아주 대략적으로, 1세제곱 센티미터 부피의 액체 또는 고체의 질량이 1그램이라고 하자. 1그램의 물질은 대략 아보가드로수만큼의 원자로 이루어져 있으므로 원자 하나가 차지하는 부피는 \( 1/N_0\text{cm}^{3} \) 이다. 따라서 원자의 크기는 \( (1/N_0)^{1/3} \sim\)1Å 이다. 원자가 왜 이 정도의 크기를 갖는지 고전물리학으로 ..

광전효과 41 광전효과는 고전물리학으로 설명될 수 없다 20세기 초에 금속 표면에 빛(가시광선 또는 자외선)을 쬐면 전자가 튀어나오는 현상이 알려져 있었다. 빛은 전자기파이기 때문에, 전자에 전기력을 작용해서 전자가 방출되도록 할 수 있다. 따라서 전자가 튀어나오는 것 자체는 고전물리학으로도 설명할 수 있다. 하지만 놀라운 것은 방출되는 전자의 운동에너지가 빛의 세기가 아닌 주파수에 비례한다는 점이었다. 빛의 세기를 크게 하면 방출되는 전자의 수가 증가할 뿐 전자의 운동에너지는 변하지 않는다. 고전물리학에 의하면, 빛의 세기가 크면 전자기파의 진폭이 증가한다. 이에 따라 전자에 미치는 전자기력의 세기가 커져 전자가 더 많이 가속된다. 따라서 고전물리학으로는 전자의 운동에너지가 빛의 세기가 아닌 주파수에 ..