만능의 빛 레이저의 개념

레이저(LASER, Light Amplification by the Stimulated Emission of Radiation)는 ‘유도 방출에 의한 빛의 증폭’의 영어표기를 한글화한 것입니다. 광자를 결맞은 빛으로 방출하는 광원입니다. 전형적인 레이저 광은 단색, 즉, 오직 하나의 파장이나 색으로 이루어집니다.

일반적으로 레이저 빔은 얇고 퍼지지 않습니다. 반면, 백열전구와 같은 대부분의 광원은 결이 맞지 않은 수많은 빛을 넓은 파장 범위에서 넓은 면적으로 방출합니다. 레이저의 파장은 매질등의 구성요소에 의해 정확하게 정해집니다. 매질에 따라, 아르곤에서는 푸른색, 이산화탄소에서는 무색(적외선),루비에서는 붉은색의 레이저가 방출됩니다.

현재 레이저 산업의 시장규모는 수조원에 이른다. 가장 널리 사용되는 분야는 콤팩트 디스크, DVD등의 광디스크 장치입니다. 이외에도 바코드 리더와 레이저 포인터에도 주로 사용됩니다. 산업적으로 레이저는 철이나 금속을 자르거나 표면에 그림, 글씨를 새기는데 사용됩니다. 레이저는 다양한 분야의 과학에서 사용되는데 특히 정확하게 정해지는 단색의 파장 때문에 분광학 분야에 주로 사용됩니다.  

<만능의 빛 레이저>

-보통의 광선과 무엇이 다른가

어렸을때 돋보기로 햇빛을 모아 검은 색종이를 태우며 놀았던 사람들이 많을 것입니다. 햇빛을 한점에 집중하면 종이를 태울 정도의 에너지를 얻을수가 있습니다.

레이저의 경우 태양빛에 비하여 단위 면적당 얻어지는 에너지가 훨씬 많은데, 태양빛은 직경 1000분의 1mm크기에 집광(集光)시키는 것이 어렵지만 레이저 광(光)이라면 그것이 가능합니다. 이 때문에 1mW출력의 레이저라도 단위 면적당으로는 태양빛의 100만배의 에너지밀도가 됩니다. 1mW라면 꼬마 전구를 켤수 있는 전기보다도 더욱 작은 출력입니다.

이렇게 되면 종이를 태우는 정도가 아니라 출력 여하에 따라서는 사람을 살상할 능력까지 지니고 있습니다. 레이저 광이 ‘살인광선’이라는 달갑지 않은 이름을 얻은것도 바로 그 때문입니다.

1960년 7월 미국의 T.H.메이먼 박사는 여러 과학자들과 보도진 앞에서 레이저 빔으로 풍선을 터뜨려 보였습니다.

그때부터 이 빛의 마술은 새로운 도구로서 과학사(科學史)에 획기적인 한 페이지를 추가하게 되었습니다.빛이 물결의 성질을 지니고 있다는 것은 오래전부터 알려져 있습니다. 자연광(自然光)이 서로 다른 많은 파장(波長)과 위상(位相)의 빛이 섞여 있는데 비하여 레이저 광은 단일 파장 동위상(同位相)의 빛입니다. 파장이란 물결의 봉우리와 봉우리, 혹은 골짜기와 골짜기 사이의 길이를 말합니다.

빛은 파장마다 일정한 색을 가지고 있으므로 단일 파장인 레이저 광은 단일색이 됩니다. 레이저의 선명한 색의 비밀은 여기에 있습니다. 다만 레이저에는 모두 색이 있는것은 아닙니다.

가시광(可視光)이외의 파장을 가진 레이저 광이라면 모양도 색깔도 보이지 않습니다.

위상이란 물결의 어긋남을 말하는데, 동위상이라는 것은 물결의 봉우리와 봉우리, 골짜기와 골짜기가 일치하고 있는 것으로, 다시 말해서 꼭 겹쳐 있다고 생각하면 됩니다. 이 때문에 레이저광은 자연광에 비하여 매우 잘 다듬어진 ‘깨끗한 물결’의 빛이라 할 수가 있습니다.

그리고 레이저 광은 아무리 먼 거리까지 가도 빛이 퍼지지 않습니다. 자연광이 사방팔방으로 확산해 버리는데 비하여, 레이저 광은 똑바로 일직선으로 뻗어갑니다. 이와같은 성질을 지닌 레이저는 많은 분야의 관심을 끌어 눈 깜짝할 사이에 사용 용도가 확대되어 갔습니다.

빛 본래의 성질에 더하여 그 강력한 에너지를 이용하여 공업.의료. 핵융합.계측.정보기억, 광통신에 이르기까지 탄생 후 불과 35년 동안에 눈부시게 연구 개발되어 용도가 확대되어 왔습니다.