수소 에너지 준위 계산기

수소는 양성자 하나와 전자 하나로 이루어진 가장 단순한 원자이며 양자 물리의 기초 모델입니다. 보어 모형에서 전자는 양의 주양자수 n으로 표시되는 불연속적인 정상 에너지 준위에만 존재할 수 있습니다. 준위의 에너지는 음의 13.6 전자볼트를 n의 제곱으로 나눈 값입니다. 음의 에너지는 전자가 원자핵에 속박되어 있음을 뜻하며, 영은 무한히 멀리 떨어진 자유 전자에 해당합니다. n이 커질수록 에너지는 영에 가까워지고 준위들은 이온화 한계 부근에서 촘촘해집니다. 전자가 허용된 두 준위 사이를 이동할 때는 준위 에너지 차이의 절댓값과 같은 에너지의 광자를 주고받아야 합니다. 큰 주양자수에서 작은 주양자수로 전이하면 광자를 방출하며, 반대 방향으로 전이하면 광자를 흡수합니다. 광자 파장은 플랑크 관계식으로 에너지에서 구하고, 진동수는 에너지를 플랑크 상수로 나눈 값입니다. 이 계산기는 편리한 에너지–파장 상수 1239.841984 전자볼트·나노미터와 전자볼트·초 단위의 플랑크 상수를 사용합니다. 수소 스펙트럼선은 최종 준위에 따라 이름 붙은 계열을 이룹니다. n이 일인 준위에서 끝나는 전이는 라이먼 계열이며 주로 자외선 영역에 있습니다. n이 이인 준위에서 끝나는 전이는 발머 계열로, 처음 몇 선에는 가시광선인 빨강, 청록, 보라 빛이 포함됩니다. n이 삼인 준위에서 끝나는 전이는 적외선 파셴 계열입니다. 익숙한 발머 알파선은 n이 삼에서 이로 변하는 전이이며 파장은 약 656.4 나노미터입니다. 라이먼 알파선은 이에서 일로의 전이로 약 121.6 나노미터입니다. 이 계산은 미세 구조가 없는 이상적인 고립 수소를 나타냅니다. 실제 관측선은 전자 스핀, 상대론적 보정, 핵 운동, 전기장과 자기장, 충돌, 압력 넓어짐, 도플러 운동으로 갈라지거나 이동할 수 있습니다. 전자–양성자 계의 환산 질량 때문에 정밀한 리드베리 값도 핵 질량을 무한대로 놓은 단순 모형과 조금 다릅니다. 이런 효과는 정밀 분광학에서 중요하지만 보통 주요 보어 준위 간격보다 훨씬 작습니다. 주양자수는 소수나 영이 될 수 없으므로 정수 준위를 입력하세요. 준위를 서로 바꾸어도 광자 에너지, 진동수, 파장은 같지만 방출과 흡수가 바뀝니다. 같은 준위는 전이를 나타내지 않아 광자가 생기지 않습니다. 이 계산기는 물리 학습, 분광 추정, 에너지 단위 변환 확인에 유용합니다. 전자 간 상호작용으로 준위 구조가 크게 달라지는 다전자 원자에 직접 적용해서는 안 됩니다.