레이저 원리 뜻 특징 종류 Light Amplification Stimulated Emission of Radiation

Light 빛 Amplification 증폭 Stimulated 유도 Emission of 방출Radiation 복사

복사 형식으로 유도 방출되어 증폭된 빛을 말합니다.

자연 방출과 유도 방출의 차이는 아래와 같습니다.

자연 방출 : 에너지를 흡수한 후 들뜬상태인 E2상태에서 안정적인 상태인 바닥상태인 E1으로 전자가 내려가면서 자연적으로 빛을 발생시키는 것을 말합니다.

유도 방출 : 외부에서 두 에너지 준위 차이만큼의 에너지를 가진 빛을 쪼여 주면서 높은 에너지 준위의 전자가 낮은 에너지 준위로 전이되면서 빛을 방출한다. 이를 유도 방출이라고 한다. 외부에서 쪼인 빛과 유도 방출된 빛은 방향과 위상이 같기 때문에 두 빛이 중첩되어 증폭됩니다.

레이저의 특징으로는 직진성과 단색성, 간섭성 이렇게 3가지가 있습니다.
▶ 직진성 - 레이저는 좁고 긴 관을 수 만 번 왕복한 빛이기 때문에  멀리까지 갈 수 있는 상태로 아주 잘 빚어져서 거의 퍼지지 않고 직진하게 됩니다.

▶ 단색성 - 양쪽 거울 속에 잘 뛰놀 수 있는 공명상태의 빛을 방출하므로 거의 단일한 파장을 갖는 순수한 빛을 방출하게 됩니다.  
▶ 간섭성 - 많은 북을 일정한 장단에 맞추어서 치는 것처럼 많은 파동이 서로 정확하게 잘 겹쳐져서 매우 강력한 밝기를 가지고 있습니다.

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레이저의 종류

▶ 고체 레이저
결정 또는 비정질 고체물질을 증폭매질로 사용
(루비레이저, 네오디뮴 레이저, 티타늄레이저, 어븀레이저)

▶ 액체 레이저
형광성 물감을 액체에 용해시켜 증폭매질로 사용

▶ 기체 레이저
기체를 증폭매질로 사용.
전기 방전에 의해서 이루어진다.
(헬륨-네온 , 아르곤 , 헬륨-카드뮴 , 이산화탄소 레이저)

▶ 반도체 레이저
띠스펙트럼을 갖는 반도체를 증폭매질로 이용

레이저의 매질에 따른 파장의 변화

레이저 빛 발생을 위해서는 레이저 매질에 외부에서 전기나 빛을 통해 에너지를 공급해 주는 부분과 실제로 빛을 발생시키는 레이저 매질, 그리고 발생된 빛을 증폭시켜 한 방향으로 출력해 주기 위한 두개의 거울이 필요합니다.

레이저와 다른 광원의 차이

아래 그림과 같이 다른 빛을 내는 물질은 파장과 위상이 다른것을 알 수 있습니다.