레이저의 원리를 간단히 설명

레이저는 의료용 기기나 통신기기로 이용되고 있을 뿐만 아니라 SF 작품의 무기 등으로도 자주 등장하고 현대에는 실제로 레이저 무기가 실현되고 있습니다. 그런 레이저의 원리를 사이언스를 다루는 YouTube 채널 Kurzgesagt가 설명했습니다.

How do Lasers Work? #shorts #kurzgesagt - YouTube
https://www.youtube.com/watch?v=RzwaiFvyN6s

레이저 광선은 매우 강하게 집광하여 만든 에너지의 다발입니다. 레이저 광선에 포함된 모든 광자는 정확히 동일한 주파수를 가져야 합니다. 이것을 Kurzgesagt는 같은 음색을 가진 "빛의 합창단"과 유사한 것이라고 표현했습니다.

베이스가 되는 것은 원자입니다. 원자는 다양한 에너지상태를 가질 수 있으며, 가장 에너지가 낮은 상태라면 주변 에너지를 흡수하고 여기합니다.

이 여기상태에 있는 원자에 적절한 주파수의 광자를 부딪칩니다. 그러면 원자는 여기상태에서 에너지의 낮은 상태로 돌아가는데 이때 부딪힌 광자의 완전한 카피가 생성됩니다. 이 구조를 응용하여 레이저를 생성할 수 있습니다.

레이저를 생성하는 데 필요한 것 중 하나는 여기된 원자가 들어있는 상자입니다. 그리고 광자를 반사하고 상자 안에 가두는 거울. 마지막으로 광자를 복제하기 위한 기본이 되는 광자입니다.

여기상태의 원자가 들어간 상자에 광자를 투입하고 거울로 광자를 반사하여 상자 안에 넣으면 광자가 여기상태의 원자에 부딪혀 복제됩니다. 이 과정을 반복함으로써 광자를 증식시키는 것이 가능. 이 모은 광자를 상자에서 방출하면 레이저 광선이 되는 것입니다.

최초의 레이저 장치가 제조된 시기는 1960년으로 당시 이 장치는 광합성 장치라고 불리고 있었고 "문제를 찾기 위한 해결책"이라고 농담조로 취급되었다고 합니다. 그러나 그 후 "레이저"라는 단어가 널리 사용되게 되었고 현재에 이르게 됩니다.