2018-1 과학사 과제-미시 세계에서, 물질을 구성하는 입자나 빛 등의 움직임을 규명한 양자혁명

양자혁명은 인간이 자연을 해석하는데 있어 3가지 변화를 가져왔다. 첫 번째, 고전 물리학적 사고방식인 기계론에 입각한 결정론적 세계관을 무너트렸다. 두 번째, 자연을 해석하는 기준이 합리주의에서 상대주의로 이행되었다. 세 번째, 인간의 지적능력과 상관없이 자연을 관찰하는데 한계점을 드러났다.

19세기 말 뉴턴과 맥스웰에 의해 완성된 고전물리학은 흑체복사, 광전효과, 원자의 구조, 빛의 스펙트럼, 매질 등에서 문제점이 제기되었다.
막스 플랑크는 원자론의 통계역학적 모형을 배제하고 흑체가 열적 평형에 도달할 때 방출되는 복사에너지를 열역학 제 2법칙을 설명하고자 하였다. 하지만 고전물리학으로는 방출되는 빛의 스펙트럼은중 파장이 짧은 쪽은 이론적인 모델이 맞지 않았다. 그래서 그는 흑체복사를 물체 속에서 진동하는 진동자왿� 전자기장 사이의 상호작용으로 가정하였다. 그 결과 볼츠만이 통계적 방법으로 얻은 ‘엔트로피왿� 불연속적인 에너지의 관계’왿� 동일한 결론을 얻었다. 그는 에너지에는 더 이상 나눌 수 없는 양이 있다는 양자가설을 세웠다.
20세기 초 원자의 내적구조에 대해 보어는 러더포드의 원자모형을 수정하여 수소원자 모델을 내놓았다.

러더포드의 원자모형은 원자핵과 운동하는 전자로 구성된 계로 결코 안정성을 지닐 수 없다는 문제점을 가지고 있었다. 보어는 안정 상태에 있는 계의 동역학적 평형은 고전물리학을 사용하였다. 그러나 계가 상이한 안정 상태들 사이를 오고 가는 것은 이왿� 다르게 취급해야 하며 다른 안정 상태들 간의 전이는 플랑크의 복사이론에 따라 형성된다고 가정하였다. 이것은 고전물리학으로 설명할 수 없었던 수소 원자의 스펙트럼선이 몇 개의 특정 진동수에만 나타난다는 점을 해결해주었다. 즉 고정된 전자궤도가 정수로 에너지가 결정되어 수소원자는 특정 진동수의 에너지만을 흡수하거나 방출한다.
고전물리학에서 빛의 에너지는 진폭에 비례하기에 빛의 광도를 증가시키면 튀어나오는 전자의 에너지도 커져야하지만 광전효과는 그렇지 않았다.