<p>요즘 빛과 분자의 상호작용에 대해 연구중입니다.</p><p>분자는 전자에 의한 혹은 핵에 의한 에너지 밴드를 가지고 있습니다.</p><p><br></p><p>적외선 같은 낮은 에너지의 빛을 쬐면 분자의 핵이 적외선을 흡수합니다. 이때 포논 생성(이래서 따뜻해 지는거...)</p><p>반면 자외선 같은 높은 에너지의 빛을 쬐면 전자가 반응을 합니다.</p><p>-(대략적인 설명으로 많은 설명이 생략되었음을 알립니다. 형광현상 이런거 다 빼고 말한거임)</p><p><br></p><p>문제는 에너지 밴드가 존재하지 않는 빛을 쬐게 될 경우인데...</p><p><br></p><p>가령 파란색 물체는 파란색 빛을 산란합니다.</p><p>산란...이게 가장 요즘 고민이 되는 경우입니다.</p><p><br></p><p>이런 분자의 경우 대개는 붉은 빛의 경우 전자가 대부분 흡수를 합니다.</p><p>하지만 파란색 빛은 흡수하지 못하고(에너지 밴드가 없으니까) 산란하여 우리 눈에 그 물체가 파란색으로 보이는 거죠.</p><p><br></p><p>근데 산란을 고전적으로 설명하면 간단합니다. </p><p>전자가 빛에너지를 흡수해 진동하지만 공명진동을 가지지 못해 곧바로 다시 산란.</p><p><br></p><p>하지만 양자역학의 경우 이야기가 달라집니다. 에너지밴드가 없는데 그 상태에 어떻게 존재해?</p><p>(사실 이 문제로 이 카페서 약간의 토론이 있었죠)</p><p>간단히는 불확정성원리로 인해 에너지밴드에서 떨어진 에너지상태도 dt 만큼(dtXdE~h 만큼) 존재할 수도 있긴한데....</p><p><br></p><p>이게 맞는 이해인지는 모르겠습니다.</p><p>기존 자료들을 들여다보니 결국 Manybody 문제가 되는군요.</p><p><br></p><p>이게 간단한 산란문제 같지만 양자역학적으로 보면 </p><p><br></p><p>빛과 전자의 충돌 -> 전자의 에너지 흡수와 들뜬상태 -> 다시 전자는 바닥상태로 가며 빛 방출</p><p><br></p><p>이 과정을 거쳐야 해서 <span style="font-size: 9pt;">Manybody 문제로 접근해야 하더라구요. </span></p><p><span style="font-size: 9pt;"><br></span></p><p>올해 이 과정을 좀 더 자세히 이해하려 합니다.</p><p><br></p><p>1. 빛이 산란하는 과정은 꼭 전자가 관여해야 하는 것인가?</p><p>2. 핵에 의한 산란과정은 정말 전자에 비해 효과가 너무 작아 무시되도 되는 것인가?</p><p><br></p><p>연구 중 생겨난 궁금점이며,</p><p>논문을 보면 이미 사람들은 위의 두가지를 받아들이고 논문 혹은 책 인용하고 전개하던데...</p><p><br></p><p>저도 인용 전에 스스로 납득좀 하는게 올해 목표중 하나입니다.</p>
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첫댓글바닥상태에서 광자 하나를 흡수해서 도달할 수 있는 에너지에 양자상태가 없다고 꼭 다체 이론을 써야 하는 건 아닙니다. Vector potential A의 2nd order에 해당하는 process들을 계산하면 되는 것이죠. 물론 이런 계산을 하려면 빛을 양자화해야 하고, 이것도 엄밀히 말하면 다체이론이라고 할 수 있겠습니다. 그런데 그렇게 따지면 더 흔히 계산하는 one-photon process도 다체 이론의 범주에 넣어야 해서.... Sakurai의 advance quantum mechanics (흔히 교재로 쓰는 modern QM 말고)에서 Rayleigh scattering 및 Thompson scattering을 설명한 부분을 보시면 도움이 될 듯합니다.
첫댓글 바닥상태에서 광자 하나를 흡수해서 도달할 수 있는 에너지에 양자상태가 없다고 꼭 다체 이론을 써야 하는 건 아닙니다. Vector potential A의 2nd order에 해당하는 process들을 계산하면 되는 것이죠. 물론 이런 계산을 하려면 빛을 양자화해야 하고, 이것도 엄밀히 말하면 다체이론이라고 할 수 있겠습니다. 그런데 그렇게 따지면 더 흔히 계산하는 one-photon process도 다체 이론의 범주에 넣어야 해서.... Sakurai의 advance quantum mechanics (흔히 교재로 쓰는 modern QM 말고)에서 Rayleigh scattering 및 Thompson scattering을 설명한 부분을 보시면 도움이 될 듯합니다.
빛이 산란하는 과정은 하전 입자라면 뭐든지 관여할 수 있지만, 실질적으로 가시광선 정도의 에너지 스케일에서 그 역할을 할 만한 게 전자 말고 딱히 없는 것이 아닌가 싶습니다.
오 꿀팁 감사합니다. 제가 관심을 가진건 라만 스캐터링 (비탄성 충돌) 인데, 이 경우 전자 상관없이 빛과 포논과의 관계만으론 해석이 안되는건지.. 이렇게 되면 뭐가 문제인지 가 궁금하네요.. 꿀팁 감사!!
@바운스K Raman-active인 vibrational mode라면 아마도 빛과 포논의 coupling으로 기술할 수 있겠지요. 다만 포논은 원자핵과 전자 사이의 상호작용에서 비롯되는 것이라 원론적인 측면에서 전자와 무관하다고 할 수는 없을 듯합니다.
@Phys 아 포논이 그랬나요? 그냥 원자핵에 의한 운동으로 생각을 했었는데, 다시한번 검토해봐야겠네요
@Phys 아아!! 그러고보니, 원자핵만 따로 움직일 수 없죠!!! 원자핵이 움직이면 전자도 따라 움직이죠!!! 아 좋은 정보 진짜 감사합니다^^