9/24 현대물리

Lecture 4_Wave Properties of Particles.pdf

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입자가 어떤 특성을 가지는가. 
아이슈타인이 상을 타게된 과정
도선을 따라서 전류가 흐르는 실험. 
빛을 떄리니 전류가흐름 >전류=전자의 흐름> 전자는 어디서 나왔는가 
 
실험
1)강도 > 전자 나오지 않음
2)주파수>파장 작게해서 떄려야 전류 많이 흐름
 
에너지=hf 
전자는 원자에 binding되어 있음> potentional E 만큼의 E를 때려야 전자가 나옴.=conduction band로 excited됨.
 
전류가 흐름=전자 potiential (떼어내는 힘)+ 운동 E(움직이는 힘) =에너지 보존 법칙 적용
 
아인슈타인 KE를 구하기 위해 전류가 흐르는 순간을 막는 힘인 work fucntion을 줌.
 

1가지 추가 실험. 
x-ray
 
가시광선보다 길면 적외선 파장이 짧으면 ultra~ UV(반도체), 더 작은 영역(x-ray)
홰 배우기 전 x-ray 특성
 
만드는 과정
앞의 실험과의 비슷, 차이
 
fillament에 열을 가하면 전자가 나옴 어딘가에 끌림> 전압을 인가함. 
반대(갈색)을 떌려서 x-ray가 나옴
전자를 가속시켜서 떄리면 빛이 나옴
(앞에서는 빛을 때려 전자가 나옴)
 
x-ray의 이름이 다름. why
전자들이 plate를 때림 어떤 과정으로 빛이 나옴. 
플레이트를 구성하는 원자를 치게 됨. 원자구조에서 핵과 가까운 곳이 에너지가 낮음  1번째 전자가 빠지고 에너지가 안정해지기 위해 2번째 전자가 빈공간을 채우면서 빛을 방출함> x-ray방출
 
-L shell>K shell
-M shell>K shell
-M shell>L shell
마지막 도착 line+step의 이름을 따서 x-ray이름을 붙임. 

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이부분 이해x

x-ray도 파장 특성을 가져야함
x-ray특성을 잘 설명하는 법칙
원자의 거리를 측정할 때 간섭을 이용하여 알 수 있다. 
빛을 plate에 쏘면 1,2 빛을 같은 각도로 쏨
A는 먼저 만나서 꺾여서 반대로 
B는 원자가 아래에 있어서 더 아래에서 방향을 바꿈 

a에서 들어온 파장의 페이즈의 차이를 비교 
파란색에 만큼 길어짐. >삼각함수로 알 수 있음. 
 
1파장 차이가 나서 두개의 페이즈가 같다면 >보강간섭
 
밀린다면 페이즈가 다르다면 > 상쇄 간섭(0)
 
>관측된 빛에 각도랑 다른 파라미터를 아니까 원자구조(d)구할 수 있음.
 
 
 
 
 
 
 
 
원자보다 파장이 길면 빛의 간섭의 특성을 이용하지 못함.
 
x-ray:원자 구조는 nm scale이므로 비슷한 size의 파장을 넣어줘야함으로 x-ray이용.(왜 원자구조에서 x-ray이용)
>원자 간격, 결성정 등 파악 >>x-Ray Diffraction(XRD)라고 함.
 
회절=간섭=페이즈가 동일 여부
 

반도체 영역에서 singl 크리스탈 si의 측정할떄 XRD이용
우리 모빌리티가 좋음 기존 si보다 
HMCstrain 결정성=single 크리스탈=Ge 
Ge -bandgap작음 -breakdown나기 쉬움-vdd가 낮아짐에 따라 쓸 수 있게 됨
 
diffraction pattern하는 방법

우리 분석하고자 하는 원자의 크리스탈은 특정 각도의 빛만 들어오도록 함.
때리고 나간 빛의 파장을 분석함.
 
XRD로 물질 상태 분석 가능
single여부를 알 수 있음.=하나의 peak 
poly-여러 결정 존재=여러 peak
 
물질을 나누는 결졍 3가지 
3번째 amorphous 인 경우 규칙이 x 분석x
 
why >반도체 소자의 물리적/재료화학적 분석 역량 >지식 함량으로 소통 가능한 사람을 뽑기 위함. 
 

x-ray의 입자 특성
다양한 빛 중 photon을 이용 그중 x-ray이용> 전자 사이즈까지도 작은 scale을 때림. 
 
원자/plate를 떄리는게 아님
 
XRD는 파장 손실이 없었는데
이번에는 파장 변화가 생김. 
빛의 파장이 변했는데>길어진 방향으로 김=파장 길어짐=주파수 감소=에너지 감소
전자의 움직임=움직인 모습이 관측(XRD는 움직이지 않음)
>뉴턴의 법칙 수식이 적용됨. 
 
wave인 빛이 입자가 아닐까?

움직이기전 후의 차이를 비교> cos만큼의 차이가 생김. >뉴턴이 세운 수식
 
실험 순서
1.특정 입사각을 위해 barrier이용
2.물체 때림> 파장 길이 check
 
튕긴 빛의 파장이 궁금. 
0도> 동일 파장
각도 증가시> 두개의 peak발생
각도 증가시 90도> 여전히 두개의 peak +기존 peak 유지 다른 peak 길어진 파장에서 peak발생
 
각도가 커짐=파장이 길어졌다=에너지가 작아짐. 
 
why 기존은 남고, 다른 peak가 나오고, 그게 길어지나
 
 
0도>1-cos0=0> 뉴턴, 완성탄성 충돌에 의해 설명
각도 증가>cos값 증가> 1-cos>0  초기파장보다 길어지게 됨

빛이 파장+입자여야 에너지 전달, 움직임 전달을 설명가능
 
파장이 길어짐=에너지가 낮아짐=충돌에너지 제공
단순 파장 길이 변화=입자의 특성을 설명할 수 있게 됨

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입자의 파장 특성 lectur 4

review
 
중력>빛
파장
 
1/blackbdy radiation의 빛 분석 
2 h가지는 의미 
3.충돌시 파장이 길어짐
3가지 event로 빛이 입자임을 설명
입자 특성을 설명
 
-양자역학의 시작
플랑크 불연속 에너지 
아인슈타인 빛은 알갱이 

 
이번 시간
만약 빛이 입자 특성을 띄면 기존 입자 특성을 설명해야함. 
 
빛이 입자라면 빛의 특성을
전자가 갖는 특서으로 확장=전자도 파장+입자
 
wave function으로 이용해서 설명
?
모든 물체가 파장 특성을 띄니까 문제가 생김> 불확정성의 원리
 

 
입자>파장>입자>+파장?
 
루이 드브로이 :움직이는 물체가 wave+particles
3년 뒤 실험으로 증명>슈뢰딩거 법칙의 starting point

 
빛이 입자+파장> 모든 물체에까지 확장
물체 안의 전자는 파장과 입자 특성을 가질거임= 빛이 그렇듯
 
"wave particle duality"이론
 
 

corpuscles=particle
두 특성 둘다 이용하자
물체 안에 wave 특성을 가지고 있음. 
 
h파라미터를 우고 입자의 특성인 모멘텀과, 파 특성의 파장의 관식이 있음. 
>이게 모든 물체에 적용할 수 있음

그에 대한 예시 문항.
파장이 기술, 의미가 없을 만큼 작음>h가 10^-34 만큼 작아서 파장이 너무 작음
질량이 매우 작아지면(전자와 비슷), 파장이 의미가 있어짐> 파장특성 무시하면 안된다. 유의미함.
입자의 특성이 너무 커서 파장의 특성이 작음
 
TEM,SEM 영상 있음-관심있음 보셈
 
 

가설 지지 근거가 없음
근데 에너지 양자화된 에너지를 설명하는 자연적인 방법을 설명할 수 있음
보어의 원자모델에 드브로이 원리가 잘 적용됨.?
 
..뭐 근거가 있나보다
 
드브로이 원리가 실험적으로 증명됨>크리스탈을 x-ray로 떄로서 diffraction을 확인하는데> 전자로 떄려서 diffraction을 알아냄. 
>전자도 wave다 
 
물질을 wave로 표현했을때 그게 어떤 의민데>> 확률로서 작동
 

막스 브론
wave 함수의 통계적 함수
 
원자가 위아래로 움직임> 하나의 방향으로 움직이는 걸 파동이라 적용
물질의 파동이 가지는 의미> 입자를 묘사하기 위해 wave fucntion제시
>입자의 경로를 묘사x(예측이 안됨)
 
그냥 특정 공간 좌표, 시간에서 입자가 발견된 확률 정보만 포함함
 

 
물리적인 의미 가지지 못함. 
확률0-1사이 
존재하니까 1 없으면 0이어야함,
 
wave라는 것은 움직임 0,1만 존재하는게 아니라 그 사이 값이 존재함 0.2> 의미: 물체가 존재할 확률 20%
근데 음수가 있음> 설명x
 
삼지창의 함수 자체는 의미x> 절댓값 ^2이 밀도확률로만 쓸 수 있음
 

앞에서 나온 사람 .
과거 입자, 미래는 파장
그 기준이 현재
 
wave proability로 확률 설명, 모든 것의 위치를 확률로 예측 실제로 보는건 입자의 특성으로 봐야함. 
앞으로 두개가 같이 존재향함.