양자역학은 처음이지?

작가의 말 4

1장 원자로 이루어진 세상
카를스루에의 칸니차로 ∴ 012
4원소설 ∴ 016 일정성분비의 법칙과 배수비례의 법칙 ∴ 018 원자론 ∴ 020
아보가드로의 가설 ∴ 024 2원자 분자의 문제 ∴ 027
양자 세상 산책: 산소의 발견자는 누구일까? ∴ 030

2장 원자가 내는 빛 그리고 주기율표
분젠과 키르히호프, 그리고 마이어와 멘델레프 ∴ 034
원소가 내는 빛 ∴ 038 발머와 수소 스펙트럼 ∴ 042 주기율표의 발견 ∴ 046
양자 세상 산책: 지구에서보다 태양에서 먼저 발견된 헬륨 ∴ 050

3장 원자도 쪼개진다
원자에서 방사선이 나온다 ∴ 054
음극선관과 음극선 ∴ 058 엑스선의 발견 ∴ 059 퀴리 부부와 새로운 원소 발견 ∴ 062
전자의 발견 ∴ 065 러더퍼드와 방사선 ∴ 068
양자 세상 산책: 부지런했으며, 검소했고, 겸손했던 과학자 ∴ 072

4장 원자의 내부 구조를 밝혀라
러더퍼드의 실험 ∴ 076
원자모형 만들기 ∴ 079 톰슨의 원자모형 ∴ 080 한타로의 토성 모형 ∴ 082
러더퍼드의 원자모형 ∴ 084 러더퍼드 원자모형의 문제점 ∴ 086
양성자의 발견 ∴ 089 중성자의 발견 ∴ 091
양자 세상 산책: 분자의 존재를 증명한 브라운 운동 ∴ 094

5장 양자화된 에너지
흑체복사의 문제 ∴ 098
양자화된 에너지 ∴ 102 광전효과의 문제 ∴ 107 아인슈타인의 광량자설 ∴ 109
양자 세상 산책: 적외선 온도센서의 원리 ∴ 115

6장 보어의 원자모형
보어와 발머의 식 ∴ 120
보어의 원자모형 ∴ 124 조머펠트의 고전 양자론 ∴ 129 수소 스펙트럼 ∴ 132
부양자수의 도입 ∴ 136 파울리의 배타원리 ∴ 138
양자 세상 산책: 누가 먼저 총을 쏠까? ∴ 141

7장 물질파 이론과 슈뢰딩거 방정식
물리학자가 된 왕자 ∴ 146
물질파 이론 ∴ 150 실험을 통한 증명 ∴ 152 슈뢰딩거 방정식 ∴ 154
확률적 해석 ∴ 157 불확정성 원리 ∴ 161
양자 세상 산책: 제5차 솔베이회의에서의 결투 ∴ 164

8장 양자역학의 원자모형
이름표를 붙여줘 ∴ 168
양자수와 물리량 ∴ 172 전자 확률 구름 ∴ 178 주기율표 ∴ 181
양자 세상 산책: 원소들은 어디에서 만들어졌을까? ∴ 187

9장 이상한 양자역학의 세상
포유동물과 새들의 전쟁 ∴ 192
측정과 상보성 원리 ∴ 196 광자 재판 ∴ 199 슈뢰딩거의 고양이 ∴ 201
EPR 역설 ∴ 208
양자 세상 산책: 양자역학 밖으로 나간 상보성 원리 ∴ 212

10장 양자역학의 이용
두 개의 노벨상을 받은 과학자들 ∴ 216
세상을 바꿔놓은 다이오드와 트랜지스터 ∴ 219 초전도체 ∴ 224
터널링 효과와 USB 메모리 ∴ 226 터널링 현상을 이용하는 현미경 ∴ 229
양자 세상 산책: 눈앞에 다가온 양자컴퓨터 세상 ∴ 232

원소가 아주 작은 양으로 나누어질 수 있는 연속된 물질이라면 어떻게 이렇게 항상 정수비를 이룰 수 있을까? 이것은 고대 원소설로는 설명할 수 없는 커다란 수수께끼였다. 물질 사이의 화학반응을 제대로 설명하기 위해서는 이런 수수께끼를 해결해야 했다. 영국의 존 돌턴은 이런 문제를 해결하기 위해 원자론을 제안했다.

원소가 내는 선스펙트럼에는 원자에 대한 비밀이 숨어 있는 것이 틀림없었다. 어쩌면 원자가 내는 스펙트럼은 원자의 내부를 들여다볼 수 있는 창이 될는지도 몰랐다. 원자가 어떻게 특정한 선스펙트럼 을 내는지를 설명하는 것은 이제 원자를 연구하는 물리학자나 화학자들이 해결해야 할 가장 큰 숙제가 되었다.

톰슨은 이 미립자가 음극을 이루고 있는 원자에서 나온다고 주장했다. 그것은 원자가 더 이상 쪼개지지 않는 가장 작은 알갱이가 아님을 확실히 하는 것이었다. 톰슨이 미립자라고 부른 이 입자를 과학자들은 전자라고 부르기 시작했다.