양자역학에서 전자의 파동성은 원자 오비탈 모형과 어떻게 연결되나요?

Question

안녕하세요. 빛이 입자성과 파동성을 둘 다 가지는 것과 마찬가지로 전자를 포함한 입자 역시 이중성을 가진다고 하는데요, 양자역학에서 전자의 파동성은 원자 오비탈 모형과 어떻게 연결되나요?

Answer 1

안녕하세요. 네, 질문해주신 사항에 대해 답변 드리자면 우선 드브로이는 전자는 입자이면서 동시에 파동성을 가진다고 제안했는데요, 즉, 전자도 빛처럼 파동으로 설명 가능하며, 특정 조건에서는 간섭과 회절 현상을 나타낸다는 것입니다.

물론 보어 원자 모형에서는 전자를 원형 궤도로 설명했지만, 현대 양자역학에서는 전자 자체가 파동임을 고려하고 있는데요, 전자가 원자핵 주위를 돌면서 스스로 파동을 형성하며 전자파가 자신과 겹쳐서 상쇄되지 않는 조건에서 전자파가 원자 주위에서 고정된 파수를 가지도록 제한한다는 것입니다. 즉 이를 보어모형과 연관지어 보자면, 전자가 특정 궤도에 있을 때 전자파가 원형 궤도를 한 바퀴 돌면서 파동 위상이 맞으면 안정적이라는 것입니다.

또한 전자의 파동성 때문에 전자는 연속적인 에너지 상태가 아니라 특정 에너지 준위만 가지는데요, 이것이 양자화의 근본 원리이며 오비탈 모형에서 n, l, m 등의 양자수는 전자파의 진동 모드를 나타내게 됩니다. 감사합니다.