닐스 보어의 전자 궤도 모델이란?

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닐스 보어(Niels Bohr)의 전자 궤도 모델

 

  

덴마크의 물리학자 닐스 보어(Niels Bohr 1885-1962)는  “원자의 핵 둘레를 도는 전자들은 일정한 궤도를 가지고 있으며, 전자들은 한 궤도에서 다른 궤도로 이동할 수 있다.” 는 이론을 1913년에 발표했다.

 

보어는 맨체스터에서 러더퍼드(러더퍼드의 원자 모델 참조)와 함께 연구했으며, 러더포드의 원자 모델을 더욱 발전시켰다. 러더퍼드는 전자들이 핵 주변을 무질서하게 돈다고 했으나, 보어는 아래와 같이 전자가 제한된 궤도를 가지고 있다고 했다.

  

* 원자의 핵에 가까운 궤도를 도는 전자일수록 에너지가 적고, 먼 궤도일수록 큰 에너지를 갖는다.

* 외부 궤도의 전자가 내부 궤도로 옮길 때 광자(photon)를 방출한다.

* 전자가 에너지를 흡수하면 외부 궤도로 점프를 한다.

  

보어는 원자의 구조를 밝힌 공헌과 양자역학(quantum mechanics) 발전에 기여한 공로로 1922년에 노벨 물리학상을 수상했다. 그는 독일이 덴마크를 점령하자 레지스탕스에 적극 참여했고, 이 때문에 1943년 가족과 함께 영국을 거쳐 미국으로 탈출했다. 이후 그는 미국의 원자탄 개발 계획인 맨해튼 계획(Manhattan Project)에 참여한 핵물리학자 중의 한 사람이 되었다.

 

그는 무거운 원자의 핵이 중성자를 흡수하여 핵분열하게 되는 이유를 설명했으며, 우라늄-235(우라늄 동위원소)만이 중성자에 의해 핵분열을 일으킨다고 밝히기도 했다.

 

덴마크를 탈출하기 전, 그는 자신의 노벨상 상패를 병에 넣고 산성 용액으로 녹여 감추어두었다. 전쟁이 끝난 후 그는 병에 녹아 있던 금을 회수하여 상패를 다시 주조(鑄造)했다. 그의 아들 에이지 닐스 보어(Aage Niels Bohr 1922-2009)는 물리학자로 성장하여 1975년에 노벨상을 수상했다.

 

 

 

 

외부 궤도에 있는 전자가 내부 궤도로 이동할 때는 광자를 방출한다.

 

 

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