1. 전자의 개요
(1) 원자와 전자 (2) 원자로부터의 전자기파 방사 (3) 전자의 에너지 준위
[1] 원자구조
① 원자 : 양전하를 가진 원자핵과 음전하를 가진 전자로 구성.
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(a) 수소 |
(b) 헬륨 |
(c) 리튬 |
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원자의 구조 |
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[2] 원자핵
① 원자핵 : 양성자와 중성자로 구성.
② 양성자와 중성자의 질량은 거의 같으며, 전자의 약 1840배인 입자.
③ 양성자와 중성자를 한데 합하여 핵자라 함.
④ 동위원소 : 같은 원소이지만 원자 1개씩 비교하면 양서자 수는 같지만, 핵자의 총수로 나타내는
질량수가 다른 원소
[3] 자유전자
① 단결정 : 다수의 원자가 규칙적인 그물 눈금(격자)모양으로 배열된 결정.
ex) 실리콘(Si), 게르마늄(Ge)
② 다결정 : 단결정의 조각들이 많이 모여있는 구조.
ex) 구리(Cu)
③ 자유전자 : 전자 중에서 원자핵의 인력에 의한 구속을 떠나 자유롭게 이동할 수 있는 것.
구리의 원자 모형
④ 전자각은 원자핵 가까이부터 순서대로 1, 2, 3, …, n번째, 이것을 K각(2개), L각(8개), M각(18개),
N각(32개), …, Q각이라 한다.
⑤ 자유전자의 전하량 e=-1.602189×10-19[C]
⑥ 자유전자의 질량 m0=9.109534×10-31[kg]
① 여기(excitation) : 궤도 전자가 빛이나 열을 받아 이에 따른 전자의 충돌 등으로 인해 에너지가
증가 되어 보다 높은 준위가 되는 것.
② 이온화(ionization)(전리) : 궤도 전자가 더욱 강한 에너지를 받아서 원자내의 궤도 전자가 자유
전자로 되는 것.
③ 전자기파 방사 : 여기된 궤도 전자는 불안정하므로 안정된 더 낮은 준위로 내려가려고 하며, 이
때에 남는 에너지를 빛 등의 전자기파로 공간에 방사.
④ 광자 : 빛의 입자.
에너지 W=hν[J], h=6.626176×10-34[J·s]
[1]에너지 장벽
① 에너지 제1장벽 : 금속 내부에서 원자의 표면에는 전자가 원자의 구속으로부터 탈출하는데에
필요한 에너지에 상당하는 장벽.
② 제2장벽 : 전도 전자가 금속 밖으로 나가려해도 금속 중에 남은 원자의 양전하 사이에 정전력이
작용하여 다시 끌여당기는 장벽.
[2]전자의 에너지 준위
① 에너지 준위 : 전자가 가지는 에너지는 원자핵으로부터 멀어지는 정도에 따라 단계적으로 커지며, 그 중간의 에너지를 가지는 전자는 존재하지 않는 에너지의 불연속의 관계.
② 전자의 에너지 Wn=-13.58/n2[eV]
[3] 일함수
① 일함수 : 전자가 금속면을 탈출하는데 필요한 에너지 준위에 상당하는 장벽의 높이.
-탈출 준위(Wo)와 페르미 준위(Wf)와의 차(Wo-Wf)[eV]로 표시
-일함수 W=eψ로 나타내며, 1개의 전자를 금속체로부터 공간으로 방출하는데 필요한 일의
양으로 나타냄.
② 탈출 준위(이탈준위) : 전자가 금속면을 탈출하는데 필요한 에너지 준위에 해당하는 장벽의
윗부분의 준위
③ 페르미 준위 : 절대온도 영도(0[K])에서 가장 밖의 전자(가전자)가 가지는 에너지 높이.
④ 전자볼트 : 1[V]의 전위차에서 전자에게 주어지는 위치 에너지.
단위는 [eV]. 즉, 1[eV]=1.6×10-19[J]
