기존에 나와 있는 도서들은 대부분 영미권 책들을 번역한 책들이며, 기초 지식이 부족한 학생들이 읽고 배우기에는 어려움이 있다. 좀 더 쉽게 배우면서 흥미를 가질 수 있게 하고자 하는 마음으로 이 책을 만들었다.

어린 시절 누구나 경험을 해 보았겠지만 태양빛의 경우 프리즘을 통과 시키게 되면 무지개 색깔이 나오게 되는데, 이와 같이 색깔이 연속적으로 나오기 때문에 이러한 스펙트럼을 “연속 스펙트럼”이라 한다. 반면에 가열한 특정 기체에서 나오는 빛을 프리즘을 통과시켜 보면 특정 파장에서만 빛이 나오게 되는데 이러한 스펙트럼을 “선 스펙트럼”이라고 한다. 이와 같이, 어떤 특정 기체를 가열한 뒤 프리즘을 통과시켜 보게 되면 특정 파장에서만 빛이 나오는 것을 볼 수 있는데, 백색광(빨주노초파남보가 모두 섞여 있는 빛으로서 태양빛, 형광등 빛 등 대부분의 빛이 백색광이다)을 가열하지 않은 기체에 통과시킨 뒤 프리즘을 통과시켜서 보게 되면 가열한 기체에서 선 스펙트럼이 나왔던 같은 파장의 빛만 흡수가 된다는 것을 알 수 있다.
예를 들어, 기체 중에서 가장 간단한 수소 기체의 경우 410, 434, 486, 656 nm의 빛만 흡수하거나 방출한다. 1885년 스위스의 한 고등학교 수학 선생님으로 있던 “발머”는 주어진 숫자의 배열 안에 숨어있는 규칙을 찾아내는 취미를 갖고 있었는데 위에 제시된 수소 기체의 선 스펙트럼도 어떤 규칙을 갖고 있지 않을까 조사하던 중에 아래와 같은 관계식을 만족 시킨다는 사실을 알아내었다.(1장, 34쪽)

[저자서문] 대부분의 전공 학생들이 그러했겠지만, 필자도 양자화학이라는 학문에 대해 제대로 배우기 시작한 건 대학에 입학하고 난 뒤였다. 당시 담당 교수님께서 친절하게 잘 가르쳐 주셨음에도 불구하고 생소했던 수학적 기호와 개념들로 인해 공부하기 힘들어했던 기억이 난다. 그와 동시에 자연에 대해 경이로움을 느낄 수 있었던 과목 중 하나였기에 힘들면서도 재미있게 공부했던 추억이 있다. 당시 필자가 양자화학을 공부하다가 이해가 안 가는 부분이 있을 때는 도서관에 가서 관련 서적을 빌려다가 서로 비교해 가며 읽곤 했었는데, 책마다 설명하는 방식, 설명하는 깊이가 다르므로 이해가 안 가는 부분도 다른 교과서 설명으로부터 도움을 받을 수 있으리라 생각했기 때문이었다. 그날도 이해가 안 가는 부분을 붙들고 몇 시간 째 씨름을 하고 있었고, 내 옆에는 도서관에서 빌린 저자가 다른 10권 정도의 교과서가 놓여 있었다. 같은 부분을 쭉 펴놓고 비교해 가며 읽던 중에, 한 가지 예상치 못한 사실을 발견하게 되었는데, 그것은 대부분 교과서에서 설명하는 방식이 생각보다 서로 비슷하다는 사실이었다. 아마도 그때 관련 교과서를 직접 써야겠다고 처음으로 마음먹지 않았나 생각한다. 그렇게 마음먹은 지 25년이 지난 지금에서야 그 결실을 내놓게 되었으니, 너무 오래 걸렸다는 생각과 함께 지금이라도 결실을 보게 되어 다행이라는 만감이 교차한다. 25년 전 책을 쓰겠다고 처음 마음먹었을 때, 훗날 집필하게 될 책의 목표를 설정해 둔 게 있었다. 지금 이 책이 그때 가졌던 그런 목표에 부합하는 책인지 자신은 없지만 나름대로 그 목표를 가진 책이 되도록 집필하였고 앞으로 여러 번의 수정을 통해서 그 목표를 달성하고자 한다. 그 목표는 다음과 같다. 첫째, 이 책에서 필자는 설명 방식을 우리의 방식에 맞추도록 노력하였다. 현재 많은 대학교에서 사용되고 있는 교재들 대부분은 영미권에서 집필된 책들이다. 물론 모두 저명한 연구자들이 집필한 책들이고, 훌륭한 내용들을 담고 있지만, 설명 방식은 우리가 이해하는 방식과는 조금 다르다고 생각한다. 이 책에서는 우리가 이해하기 쉬운 방식으로 설명하고자 노력하였다. 둘째, 이 책에서 필자는 엄밀함보다는 쉬운 이해에 초점을 맞춰 집필하려고 노력하였다. 수학적 엄밀함, 논리적 엄밀함은 당연히 중요하지만, 처음 학문을 배우는 사람에게 있어 더 중요한 것은 학문에 대한 이해라고 생각한다. 능력이 출중한 독자라면 처음부터 완벽한 상태에서 이해하는 것이 가능하겠지만 그렇지 않은 일반 독자들에게 이러한 요구는 조금 무리라고 생각한다. 오히려 덜 완벽하지만, 이해를 먼저하고 그 후 완벽해지도록 다듬어 나가는 것이 더 좋은 접근법일 수 있다고 생각한다. 이 책이 독자 여러분들의 완벽한 이해를 위한 발판이 되었으면 한다. 셋째, 독자가 쉽게 따라올 수 있도록 수학적 풀이 과정을 자세히 기술하였다. 물고기를 잡아 주지 말고 잡는 방법을 알려주라는 말이 있듯이 교육에서도 같은 논리가 적용될 수 있다고 생각한다. 이러한 논리를 바탕으로 많은 교과서에서는 중요 문제 풀이를 학생들이 직접 해결해 볼 수 있도록 연습 문제로 남겨 놓곤 한다. 능력이 출중한 사람들은 설명만 해주어도 고기 잡는 법을 터득할 수 있겠지만, 일반인들에게는 설명과 함께 직접 고기 잡는 방법을 보여주어야 할 필요가 있을 것이다. 이 책에서 필자는 고기 잡는 방법에 대한 설명과 함께 직접 고기 잡는 방법을 보여주기 위해 노력하였다. 위와 같은 목표를 갖고 이 책을 집필한다고 노력했지만 얼마나 반영이 되었는지 모르겠다. 사칙연산을 모르던 시절이 분명 있었지만, 성인이 된 지금, 마치 태어날 때부터 사칙연산을 할 수 있었던 것으로 착각하는 것처럼, 양자화학을 공부할 때 어렵게 느꼈던 것들을 지금 누구나 아는 것으로 생각하고 설명을 등한시한 부분들이 분명 있으리라 생각한다. 또한 많은 표기 오류와 오타들, 문법상 오류, 필자의 이해 부족으로 인해 명확하지 않은 설명과 그림 등도 있으리라 생각한다. 2판, 3판을 통해 이러한 점들을 지속해서 보완해 나갈 계획이다. 또한 기존 양자화학에서 다루어야 할 몇몇 부분들이 이 책에서 아직 다루어지지 않았는데, 이러한 부분에 대한 추가적인 내용들도 앞으로 보완될 계획이다. 2022년 6월 광주에서 임 종 국