이화여대 대학원 양자역학 필기노트

1. 양자역학 개요

양자역학은 미시 세계에서 물질과 에너지의 거동을 설명하는 현대물리학의 한 분야이다. 20세기 초 복잡한 실험 결과를 바탕으로 기존의 고전역학으로는 설명할 수 없는 현상들이 발견되면서 양자역학이 발전하기 시작하였다. 대표적인 사례로 흑체복사를 들 수 있는데, 고전물리학으로는 설명할 수 없던 9000 켈빈 이상의 온도에서도 블랙바디 복사 스펙트럼이 균일하게 분포하지 않음을 관찰하였다. 이는 플랑크가 양자화라는 개념을 도입하여 해결했으며, 양자역학의 탄생 계기가 되었다. 양자역학은 파동-입자 이중성, 양자화, 불확정성 원리, 양자 터널링 등 독특한 개념을 포함한다. 파동-입자 이중성은 전자와 광자 같은 미시입자가 입자성과 파동성을 동시에 갖는 현상을 의미하며, 이를 가장 잘 보여주는 실험이 이중슬릿 실험이다. 1964년 앤더슨이 수행한 실험에서는 전자가 이중슬릿을 통과할 때 개별 입자로 처리됨에도 불구하고 간섭무늬가 형성되는 것을 확인하면서 파동적 성질이 증명되었다. 양자화는 에너지와 운동량이 연속적이 아닌 불연속적 값을 갖는 현상으로, 전자의 에너지 준위가 특정 값에만 존재하는 원자에서 뚜렷이 드러난…