해설 보기
정답전자가 전이할 때 방출하는 빛은 선 스펙트럼으로 나타난다.
핵심 개념
보어의 수소 원자 모형과 에너지 준위의 양자화
보어 모형에서 전자는 특정한 반지름을 갖는 정상 궤도(정상 상태)에만 존재하며, 이때 전자의 에너지는 연속적이지 않고 불연속적인 값(에너지 준위)만 가집니다. 정상 궤도를 도는 전자는 원운동을 하더라도 빛(전자기파)을 방출하지 않고 안정하게 존재한다는 것이 보어의 핵심 가정입니다. 전자가 에너지가 높은 준위에서 낮은 준위로 전이할 때 두 준위의 에너지 차이만큼을 광자(빛)로 방출하는데, 방출되는 에너지가 불연속적이므로 특정 진동수의 빛만 나와 선 스펙트럼으로 관측됩니다. 이 문항은 이러한 에너지 준위의 불연속성과 전이 시 에너지 출입 방향을 정확히 이해했는지를 묻습니다.
선지별 해설
①보어 모형에서 전자의 에너지는 연속적이지 않고 특정한 값만 갖는 불연속적(양자화된) 에너지 준위를 가지므로 틀린 설명입니다.
②전자가 높은 준위에서 낮은 준위로 전이할 때 두 준위의 에너지 차이에 해당하는 특정 진동수의 빛만 방출하므로, 이 빛은 연속이 아닌 선 스펙트럼으로 나타납니다. 정답 선지입니다.
③에너지가 높은 들뜬상태에서 낮은 바닥상태로 전이할 때는 에너지 차이만큼을 빛으로 방출합니다. 에너지를 흡수하는 것은 반대로 낮은 준위에서 높은 준위로 전이할 때이므로 틀린 설명입니다.
④보어의 가정에 따르면 정상 궤도를 도는 전자는 원운동을 하더라도 에너지를 방출하지 않고 안정하게 존재합니다. 고전 전자기학의 예측과 달리 안정된 궤도가 존재하므로 틀린 설명입니다.
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정답ㄱ, ㄴ (철은 강자성체이고, 외부 자기장과 같은 방향으로 자기화된다).
핵심 개념
강자성체의 성질과 잔류 자기(자기이력)
강자성체는 철, 니켈, 코발트처럼 외부 자기장을 걸었을 때 그 방향으로 강하게 자기화되고, 외부 자기장을 제거해도 자기화가 상당 부분 남는(잔류 자기) 물질입니다. 이러한 자성체는 내부에 자기 구역(자구)이 있어 외부 자기장에 의해 자구가 자기장 방향으로 정렬되며, 한 번 정렬된 상태는 외부 자기장을 없애도 바로 사라지지 않고 유지되는 자기이력(히스테리시스) 현상을 보입니다. 이 점이 외부 자기장을 제거하면 자성이 곧바로 사라지는 상자성체·반자성체와의 핵심 차이입니다. 이 문항은 강자성체의 대표 물질과 자기화 방향, 그리고 잔류 자기 특성을 옳게 이해했는지를 묻습니다.