빛의 원천에서 모든 방향으로 방출 된 미립자 (물질의 입자)로 구성되었다고 그의 가설에 진술했다. 빛의 파동성에 대한 뉴턴의 주장 중 하나는 빛이 직선으로 이동하는 동안 파장이 장애물 주위로 구부러져 있다는 것이었다. 그러나 그는 빛 입자가 오드 지역화 웨이브를 만들 수 있게 함으로써 (프란체스코 그리말디에 의해 관찰되었다) 빛의 회절 현상을 설명했다. 아이작 뉴턴이 스펙트럼 현상을 실험할 당시 백색광이 프리즘에 의해 색이 분해되는 것은 이미 알려진 사실이었다. 이것은 어둠이 색을 변화시키거나 프리즘에 의한 굴절이 빛의 성질을 변화시키기 때문이라는 것이 그 당시의 설명이었다. 뉴턴은 프리즘에 의해서 분해된 광선 하나를 다시 프리즘에 통과 시키면 색이 더 이상 분해되지 않는 것을 실험해 보았다. 이 사실로 뉴턴은 어둠이나, 프리즘에 의한 굴절에 의해 빛의 성질이 바뀌지 않는다는 것을 알게 되었다. 그는 각각의 색에 대응되는 서로 다른 크기의 빛 입자가 존재하고, 그 입자가 각각 다른 수의 진동을 일으켜서 색을 만들어 낸다고 주장했다. 다시 말해서 가장 큰 크기의 빛 입자가 최대 진동수인 적색을 만들고, 가장 작은 크기의 빛 입자가 최소 진동수인 청색을 만들어 낸다고 했다. 1704년 뉴턴은 그의 광학 이론을 집대성한 책 《광학》을 출판하였다. 그 책에서 뉴턴은 "빛의 사선(射線)이 물질로부터 발사되는 작은 물체"라고 적었고, 그 이유는 이러한 물체는 같은 매질 속을 지날 때, 그림자 쪽으로 휘어지지 않고 직진하기 때문이라고 했다. 뉴턴의 명성 때문에 입자설은 18세기 동안 정설로 확고한 위치를 지켰다.
파동설
고대
토마스 영의 이중슬릿 실험. 영의 실험은 빛의 파동설을 뒷받침한다.
네덜란드 출신의 프랑스 과학 아카데미 회원이었던 크리스티안 하위헌스는 빛의 파동설을 주장했다. 그는 하위헌스 원리를 통해 파동이 전해지는 방법을 설명한 것으로 그 이름이 알려져 있다. 빛의 파동설은 프랑스의 르네 데카르트와 영국의 로버트 훅이 기초하고 하위헌스가 완성한 이론이다. 하위헌스는 빛이 교차할 때 서로 방해를 받지 않고 투과한다는 이유로 빛의 파동설을 주장하였다. 만약 빛이 입자라면 충돌로 인해 반드시 빛이 흐트러지는 것이기 때문이다. 1690년 그의 빛에 관한 이론인 ‘빛에 관한 논문’을 발간하였다. 그는 빛의 파동을 전하는 매질로 우주 전체에 정지한 상태로 퍼져있는 에테르라는 물질이 있다고 주장했다. 뉴턴의 입자설과 하위헌스의 파동설은 둘 중 우세하다는 증거는 발견되지 않았으나, 뉴턴의 명성에 의해 입자설이 더 많이 지지를 받았다. 19세기가 되어 영국의 토머스 영이 ‘빛의 간섭 실험’을 발표하면서 빛의 입자설에 대한 확실한 반론이 나왔다. ‘파동의 간섭’이란, 두 파동이 중첩되었을 때 마루들은 보강간섭을 하고 골들은 소멸 간섭을 하여 줄무늬를 만드는 현상이다. 이런 파동의 간섭현상이 빛에서도 나타난 것을영의 이중 슬릿 실험에 의해 밝혀졌다. 이런 줄무늬를 간섭 무늬라고 한다. 1803년 런던 왕립 학회에서 처음 이 실험을 발표했을 때, 학계의 권리에 부딪혀 받아들여지지 않았다. 그러나 이후 1818년 프랑스의 오귀스탱 장 프레넬은 빛의 회절을 파동설로 설명하였고, 1850년 프랑스의 레옹 푸코가 빛의 속도를 측정함으로써 파동설이 받아들어지게 되었다. 파동 이론의 또 다른 후원자는 레온하르트 오일러였다. 그는 파동이론에 의해서 회절이 더 쉽게 설명 될 수 있다고 논쟁 했다. 1815 암페어는 Fresnel에게 아이디어를 주었다. 아이디어 내용은 빛의 편광이 횡파라면 파동설에 의해 설명 될 수 있다고 하였다. 나중에, 오귀 스탱 장 프레 넬은 독립적으로 빛의 자신의 물결 이론을 일했으며, 1817년 Académie des 과학에 발표했다. 1821년까지 프레넬은 빛의 파동성을 수학적 방법을 통해 보여줄 수 있었다. 편광이 빛과 빛이 가로일 때 어떠한 진동이 일어나지 않을 때 파장이론에 대해 설명할 수 있었다. 파동이론의 약점은 음파와 같은 빛의 파동에서는 매질이 필요하다는 것이었다. 가상의 물질인 Luminiferous aeher은 1678년 Huygens가 마이 켈슨-몰리의 실험에 의해 19세기 후반 강한 의심을 하여 제안 되었다.
광전 효과와 입자설의 부활
빛이 금속 표면에 충돌할 때 전자가 방출되는 현상을 광전효과라고 한다.
광전 효과(光電效果, 독일어: photoelektrischer Effekt, 영어: photoelectric effect)는 금속 등의 물질이 한계 진동수(문턱 진동수)보다 큰 진동수를 가진 (따라서 높은 에너지를 가진) 전자기파를 흡수했을 때 전자를 내보내는 현상이다. 이 때 방출되는 전자를 광전자라 하는데, 보통 전자와 성질이 다르지는 않지만 빛에 의해 방출되는 전자이기 때문에 붙여진 이름이다.
방출 매커니즘
광자 방출 과정(photoemission process)에서, 어떤 물질 내의 전자가 일함수(work function) 이상의 광자 에너지를 흡수하면 빛이 방출된다. 광자의 에너지가 너무 낮으면, 전자는 물질을 벗어날 수 없다. 비춰지는 빛의 세기가 커지는 것은 광자의 수가 늘어난다는 뜻이므로 더 많은 수의 전자를 들뜨게 만들지만 각각의 전자가 가지는 에너지를 증가시키지는 않는다. 방출된 전자의 에너지는 쪼여주는 빛의 세기가 아니라 각각의 광자의 에너지 혹은 진동수에 영향을 받는다. 입사된 광자와 최외각 전자 사이의 상호 작용이다. 전자는 광자에 쬐였을 때 광자에게서 에너지를 흡수할 수 있으나, 대부분 전자들은 "1 혹은 0(흑백논리, all or nothing)"의 원리를 따른다. 한 광자의 모든 에너지는 원자적 결합에서 한 전자를 자유롭게 하는 데 쓰이고, 남은 에너지는 방출된다. 만약 광자 에너지가 흡수되면 에너지의 일부는 원자에게서 전자를 떼어내는 데 쓰이고 나머지는 자유 입자로서 전자의 운동 에너지에 기여한다
https://ko.m.wikipedia.org/w/index.php?title=%EA%B4%91%EC%A0%84_%ED%9A%A8%EA%B3%BC&wprov=rarw1
태양 에너지 발전에 사용되는 *솔라 셀
과 * 포토다이오드는 다양한 광전 효과를 이용한다. 그러나, 전자를 방출하는 것을 이용하는 것은 아니다. 반도체에서는 가시 광선의 광자와 같이 상대적으로 낮은 에너지의 빛이 최외각 밴드의 전자를 더 높은 에너지의 전도띠 차낼 수 있으며 그곳에서 그들은 메여서 전류를 발생시키는데 밴드갭 에너지와 관련된 전압때문이다.
*솔라셀의 예 (https://ko.m.wikipedia.org/w/index.php?title=%ED%83%9C%EC%96%91_%EC%A0%84%EC%A7%80&diffonly=true
태양 전지(太陽電池) 또는 광전지는 태양 에너지를 전기 에너지로 변환할 수 있는 장치를 말한다. P-N 접합면을 가지는 반도체 접합 영역에 금지대폭보다 큰 에너지의 빛이 조사되면 전자와 양공이 발생하여 접합영역에 형성된 내부전기장이 전자는 N형 반도체로, 양공은 P형 반도체로 이동시켜 기전력이 발생한다. N형 반도체, P형 반도체 각각 부착된 전극이 부극과 정극이 되어 직류전류를 취하는 것이 가능해진다. 태양 전지 반도체의 재료로서는 실리콘뿐만이 아니라 갈륨비소, 카드뮴텔루르, 황화카드뮴, 인듐인 또는 이 재료들 사이의 복합체를 사용하고 있으나, 일반적으로 실리콘을 쓴다.
TiO2
이산화티타늄
https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Titanium-Dioxide
페인트 , 자외선 차단제 , 식용색소 등 다양한 용도로 사용됩니다
아나타제
https://en.m.wikipedia.org/wiki/Anatase
1801년 그리스 아나타시스 ("확장") 에서 광물 아나타제 라는 이름을 붙였습니다. 아나타제와 금홍석의 물리적 특성 사이에는 추가적인 중요한 차이점이 존재합니다. 예를 들어 아나타제는 금홍석보다 덜 단단하고( 모스 척도 로 5.5-6 대 6-6.5 ) 밀도가 낮습니다( 비중 약 3.9 대 4.2). 예추석은 광학적으로 음성 인 반면, 금홍석은 광학적으로 양성입니다. Anatase는 금홍석보다 더 강한 금강석 또는 금속성 금강 광택을 가지고 있습니다. [8]아나타제 결정의 두 가지 성장 습관이 구별될 수 있습니다. 더 흔한 것은 남색에서 검정색까지의 색상과 강철 같은 광택을 지닌 단순한 예각 팔면체 로 나타납니다. 이러한 종류의 결정은 프랑스 도피네 의 Le Bourg-d'Oisans 에 풍부하며 화강암 과 운모 편암 틈새 의 암석 결정 , 장석 및 도끼 석과 관련이 있습니다 . 미세한 크기의 유사한 결정은 사암 , 점토 , 점판암 과 같은 퇴적암 에 널리 분포되어 있으며 , 암석 가루의 더 가벼운 성분을 씻어내면 퇴적암으로부터 분리될 수 있습니다
염료감응형 태양전지(Dye-Sensitized Solar Cell)는 염료감응 태양전지라고도 하며, 산화환원 전해질로 구성되어 있으며, 표면에 화학적으로 흡착된 염료 분자가 태양빛을 받아 전자를 냄으로써 전기를 생산하는 전지이다.
염료감응형 태양전지는 빛에 민감한 양극과 전해질, 즉 광전자 화학 시스템 사이에서 형성되는 반도체를 기반으로 한다. 그레첼 셀 이라 불리기도하는 현대판 감응형 태양 전지는 1988년에 브로이언 오‘레간(Brian O'Regan)과 마이클 그레첼(Michael Grätzel)이 UC버클리(UC Berkeley)의 연구실에서 공동 발명했다. 이 물질은 후에 앞서 언급한 에콜 폴리 테크니크 페데랄 로잔(École Polytechnique Fédérale de Lausanne)에 소재한 과학자들이 성능을 향상시켰다. 1991년 마이클 그래첼이 개발한 최초의 고효율 DSSC가 발간될 때까지 계속되었다.
현대의 기술: 태양전지 반도체
전통적인 반도체의 경우, 태양전지는 두개의 도핑된 결정으로부터 생성된다. 하나는 자유 전도성 대역 전자를 추가하는 n형 불순물으로 도핑된 것(n형 반도체)이며 다른 하나는 양공을 추가하며 형성된 p형 불순물으로 도핑된 것(p형 반도체)이다. 접촉할 때, n형 부분의 일부 전자가 p형 부분으로 흘러 들어가서 없어진 전자를 채우는데, 이를 양공이라고도 한다. 결국 두 물질의 페르미 준위를 동일하게 하기 위해 충분한 전자가 경계를 넘어 흐르게 될 것이다. 결과적으로, 전하 운반자가 인터페이스의 각 측에서 고갈 및 누적되는 인터페이스인 p-n접합부의 영역이 된다. 규소에서, 전자의 이러한 이동은 약 0.6V에서 0.7V까지의 잠재적 장벽을 만든다.
https://ko.m.wikipedia.org/w/index.php?title=CIGS_%EC%A0%84%EC%A7%80&wprov=rarw1
광전효과는 1887년 독일의 헤르츠가 우연히 발견하였다. 그 당시에는 빛이 파동인 경우 발생하는 현상으로 큰 관심을 갖지 않았다. 그러나 광전효과를 조사해 보면서 빛이 파동인 경우 설명하기 힘든 현상들이 나타났다. 방출되는 전자의 에너지는 빛의 세기가 아니라 빛의 진동수에 비례하는 것이 확인되었다. 게다가 어떤 특정 진동수보다 낮은 진동수를 가진 빛이 비추었을 때 빛의 세기에 관계없이 전자가 방출되지 않았다. 이 결과는 빛이 파동설로는 설명이 불가능한 것이었다. 마침내 1905년 알베르트 아인슈타인이 빛의 입자설의 부활을 통해 이 문제를 해결하였다. 아인슈타인은 빛 입자를 광자라고 불렀고 그의 주장을 광양자설이라 하였다. 그러나 압도적으로 많은 파동설의 증거 때문에 많은 물리학자들의 반론에 부딪혔다. 아인슈타인은 그의 주장을 뒷받침하는 많은 논문을 발표하는 노력을 통해, 결국 그의 광전 효과에 대한 설명이 인정받게 되었다. 아인슈타인은 광전효과를 설명한 공로로 1922년 노벨 물리학상을 수상하였다. 이것은 결정적으로 빛의 입자와 파동의 이중성과 양자역학의 기초를 마련하게 되었다
https://ko.m.wikipedia.org/wiki/%EC%85%80%EB%A0%88%EB%8A%84
셀레늄(그리스어 σελήνη, 달이라는 뜻임)셀레늄(←영어: Selenium 실리니엄[*]) 또는 셀렌(←독일어: Selen 젤렌[*])은 화학 원소로 기호는 Se(←라틴어: Selenium 셀레니움[*])이고 원자 번호는 34이다. 독성과 친화성(의약성)이 있는 비금속 원소로, 화학적 성질은 황과 텔루륨과 가깝다. 여러 가지 형태로 존재하나, 회색의 금속성 상태가 가장 안정적이다. 자연 상태에서는 순수하게 발견되는 일이 드물다. 주로 구리 광석을 제련하는 과정에서 부산물로 생성되며, 황철석 등의 황화물 광석에서도 산출된다. 반도체의 성질을 지니고 어두울 때보다 밝을 때의 전기 저항이 작아 광저항을 만드는 데 사용되며, 유리 제조, 염색, 광전지 등에도 사용된다. 생물체 내에서 양이 많으면 독성을 나타내기도 하지만 미량이면 모든 동물 세포와 많은 수의 식물 세포에 필수적인 역할을 한다.
과거에는 독성 물질로 간주되었으나 세균, 포유류, 조류의 미세영양소이며, 현재까지 20여 종의 셀레늄 단백질이 발견되어 우리 몸의 중요한 영양소로서 그 위치를 굳혔다. 셀레늄은 생물학적으로 주로 셀레노시스테인의 형태로 나타나며 이는 21번째 아미노산으로 간주된다. 셀레노시스테인은 시스테인과 비슷하나 유황이 아닌 셀레늄이 들어있다. 셀레늄 단백질은 셀레노시스테인의 잔유물을 함유하고 있는 것으로 모든 생명체에 존재하며 특히 진핵 생물에서 관찰할 수 있다. 신체 내부의 셀레늄은 대부분 단백질에서 발견되며 셀레늄 부족에 의한 건강 문제는 한 개 이상의 특이 셀레늄 단백질 결핍에 의한 것으로 셀레늄 결핍에 의해 세포의 셀레늄 단백질 합성 능력이 상실된 결과이다.
다. 자연에 존재하는 다른 방사성 동위 원소인 82Se는 반감기 1020년을 거쳐 82Kr로 붕괴하는데 반감기가 워낙 길다 보니 어떤 경우 안정한 동위 원소로 분류되기도 한다. 이외에 불안정한 셀레늄의 방사성 동위 원소 23가지가 알려져 있다.
두 화학자는 스웨덴 팔룬에 있는 구리 광산에서 얻은 황철석에 비소 화합물로 추정되는 붉은색 침전물이 생긴 것을 발견하였다. 그들은 이 침전물이 연소하면 고추냉이와 같은 냄새가 나는 것을 발견하였다. 이는 비소 화합물이 아닌 텔루륨 화합물의 냄새로 알려져 있었다. 이 때문에 베르셀리우스는 처음에 이 붉은 침전물이 텔루륨인 것으로 알았다. 그러나 그는 팔룬 광산에서는 텔루륨이 존재하지 않으므로 다시 분석을 시작했고, 마침내 1818년에는 이 물질이 황이나 텔루륨과 성질이 비슷하지만 전혀 다른 원소임을 밝혔다. 텔루륨은 지구에서 이름을 따 왔으므로 그와 비슷한 성질을 지닌 셀레늄은 달에서 이름을 땄다고 한다.
셀레늄은 표면에 쏟아지는 빛의 양에 비례하여 전류를 발생시킨다.
포유류에는 필수적이다.
화학 원소들의 상부 지각 분포 비율을 원자 번호 순으로 나열한 그래프. 희귀한 원소들이 가장 무거운 원소인 것은 아니다. 골드슈미트 원소 분류에 따라 친철성 원소인 경우 지구 중심으로 이동해서 지각 내 존재 비율이 낮다. 희귀한 원소들은 유성체에서의 존재 비율이 더 높다. 또한 텔루륨과 셀레늄은 휘발성 수소화물의 생성으로 인해 지각 내 존재 비율이 낮다.
지구 지각 내 원소 존재비는 지각 내 원소의 존재비를 질량의 백분율, 혹은 백만분율(ppm, 10,000 ppm = 1%)로 표로 정리한 것이다
https://ko.m.wikipedia.org/wiki/%EC%A7%80%EA%B5%AC_%EC%A7%80%EA%B0%81_%EB%82%B4_%EC%9B%90%EC%86%8C_%EC%A1%B4%EC%9E%AC%EB%B9%84