핵심 원리

레이저는 유도 방출에 의해 증폭된 빛입니다. 유도 방출에서는 입사 광자와 같은 진동수, 같은 위상, 같은 방향의 광자가 방출됩니다. 밀도 반전과 공진기를 이용하면 빛이 왕복하며 기하급수적으로 증폭됩니다.

탐구 질문

  • 자발 방출과 유도 방출의 차이점을 방출된 광자의 특성으로 설명해 보세요.
  • 레이저에서 밀도 반전이 필요한 까닭은 무엇인가요?
  • 레이저 빛이 일반 빛보다 간섭 실험에 적합한 까닭을 간섭성과 관련지어 설명해 보세요.

실생활 예시

  • 레이저 포인터와 바코드 리더
  • 레이저 수술과 레이저 가공
  • 광통신과 홀로그램

관찰 포인트

  • 흡수에서는 광자가 사라지고 전자가 높은 에너지 준위로 올라갑니다.
  • 자발 방출에서는 광자가 여러 방향으로 퍼져 위상이 제각각입니다.
  • 유도 방출에서는 두 광자가 나란히 같은 방향으로 움직이며 간섭성을 유지합니다.
  • 펌핑 세기를 올려 밀도 반전을 만들면 공진기 안의 축 방향 광자만 증폭됩니다.
교과서 연계: 전자기와 양자 II편 p84~89 — 레이저, 유도 방출, 광 다이오드
Stimulated Emission Simulation

레이저의 원리

흡수, 자발 방출, 유도 방출을 개별 원자 수준에서 보고, 공진기 안에서 빛이 어떻게 레이저 빔으로 증폭되는지 한 장면 안에서 탐구하세요.

현재 보기
유도 방출은 같은 광자 두 개를 만듭니다.
입사 광자가 들뜬 원자를 자극하면 같은 진동수, 같은 위상, 같은 방향의 광자가 추가로 방출되어 간섭성 빛이 됩니다.

🔴 레이저의 원리 (유도 방출)

Energy Diagram & Comparison

에너지 준위와 레이저 특성

오른쪽에서는 에너지 준위 다이어그램, 밀도 반전과 증폭 과정, 레이저 빛과 일반 빛의 차이를 함께 비교합니다.

레이저 종류에 따라 파장과 빔 색상이 함께 바뀝니다.
Current Step 유도 방출

같은 광자 두 개가 나란히 진행합니다.

Population 밀도 반전 미적용

전이 보기에서는 개별 원자 전이를 관찰합니다.

Photon Count 2광자

동일한 광자가 함께 이동하는 상태

Beam Trait 간섭성

같은 위상과 같은 방향을 유지합니다.