레이저(LASER, Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation)의 물리적 의미를 각 단어에서 살펴보면, Radiation 이란 단어는 우리말로 ‘복사 또는 방사’를 의미한다. 복사란, 태양 열이 태양과 지구 사이의 빈 공간을 통해서 전달되는 것처럼, 열이 중간에 아무런 도움없이 직접 이동하는 현상을 말한다. 그리고 열을 포함하여 복사에너지를 복사 에너지라 부른다. 일반적으로 복사 에너지는 전자기파의 형태로 존재한다.
다음으로 ‘Stimulated Emission 이란 유도방출을 의미한다. 유도방출이란 자발 방출과 대응되는 말로, 저절로 방출되는 것이 아니라 자극을 주어 방출시킨다는 뜻이다. 보어(Bohr)의 원자 모형에 의하면 원자 속에 있는 전자는 제멋대로 운동하는 것이 아니라 원자핵 주위의 정해진 길, 즉 궤도를 따라서만 움직일 수 있다. 원자핵에서 멀리 떨어진 궤도에 있는 전자일수록 가지고 있는 에너지가 크므로 높은 에너지 상태에 있다고 한다. 이러한 높은 에너지 상태에 있는 전자에 외부에서 자극을 주면 전자는 낮은 에너지 상태로 떨어지게 된다. 여기서 높은 에너지 상태에 있는 전자는 들뜬 상태(또는 여기 상태, excited state)를 말하며 낮은 에너지 상태는 전자가 원자핵에 가장 가까운 궤도를 도는 상태로 기저 상태(또는 바닥상태,
ground state)라고 한다. 바닥상태에서는 전자가 오래 존재할 수 있지만, 높은 상태인 들뜬 상태에서는 오래 머물 수 없다. 높은 에너지 상태에 있던 전자가 낮은 에너지 상태로 내려올 때에는 두 궤도의 에너지 차이만큼의 에너지를 밖으로 방출한다. 이 때 방출된 에너지가 바로 빛 에너지의 형태로 우리 눈에 들어오게 되는 것이다. 이런 유도 방출의 원리를 알아낸 과학자가 바로 아인슈타인(Einstein)이다.
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2013.09.03
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