SCIENCE 3D | 레이저

무슨 일이 일어났나

레이저는 들뜬 원자 곁을 빛 알갱이가 지나가면 똑같은 빛 알갱이가 하나 더 나오는 «유도 방출» 을 씁니다. 미국 물리학회에 따르면 아인슈타인은 첫 레이저보다 43 년 앞서(1917 년) 이 현상을 예측했습니다.

두 거울 사이에서 빛이 오가며 들뜬 원자를 지날 때마다 빛 알갱이가 불어나고, 빛을 조금 내보내는 출력 거울로 그 일부가 레이저 빛줄기가 되어 나옵니다. 펌프(섬광등 · 전기)는 원자를 계속 들뜨게 합니다.

시뮬레이터에서 펌프 세기 2 · 출력 거울 반사율 0.8 이면 유도 방출이 저절로 나옴보다 많아져 «레이저가 켜졌나» 가 «예» 가 되고, 4 초쯤 지나면 거울 사이 빛 알갱이가 100 개를 넘습니다. 펌프를 0.3 으로 줄이면 «아니오» 인 때가 더 많고 빛 알갱이도 50 개에 못 미칩니다.

1960 년 5 월 16 일 캘리포니아 말리부의 휴스 연구소에서 시어도어 메이먼은 섬광등으로 빛을 넣은 루비 막대로 첫 레이저를 작동시켰고, 붉은 빛이 짧고 밝게 번쩍였습니다(IEEE 마일스톤 · 미국 물리학회).

📸 진짜 모습

고다드 우주 비행 센터의 레이저 거리 측정 시설에서 달 궤도선을 향해 쏜 레이저 두 줄기가 밤하늘로 뻗습니다.
출처: NASA/GSFC/Debbie Mccallum · 퍼블릭 도메인 · NASA 그림 창고 원본 ↗

💡 생활 속 예시

CD · DVD 드라이브는 레이저 빛을 디스크 안으로 모아 기록된 비트를 읽습니다(미국 표준기술연구소).
발표 때 쓰는 레이저 포인터의 빨간 점이 먼 벽에서도 작게 모여 보이는 것은 레이저 빛이 거의 퍼지지 않고 곧게 나아가기 때문입니다 — 사람 눈에는 절대 겨누지 않습니다.

어떤 부품이 무엇을 하나

이득 매질 — 루비 막대처럼 들뜬 원자가 모여 있는 곳으로, 지나가는 빛을 유도 방출로 불립니다.
펌프 — 섬광등이나 전기로 원자에 에너지를 넣어 들뜨게 합니다.
뒷거울 — 빛을 거의 모두 되돌려 다시 이득 매질을 지나게 합니다.
출력 거울 — 빛의 대부분을 되돌리고 일부만 내보내 레이저 빛줄기를 만듭니다.

펌프가 원자를 들뜨게 합니다.
들뜬 원자 하나가 저절로 빛 알갱이를 냅니다.
그 빛이 다른 들뜬 원자를 지나며 똑같은 빛 알갱이를 불러냅니다(유도 방출).
빛이 두 거울 사이를 오가며 불어나고, 출력 거울로 일부가 곧은 빛줄기가 되어 나갑니다.

확인된 값

1960 년 5 월 휴스 연구소(말리부)에서 시어도어 메이먼(Theodore Maiman)이 레이저를 만들어 작동: 1960 출처
메이먼의 레이저 — 섬광등으로 빛을 넣는(광 펌핑) 루비 막대: ruby rod pumped by flash lamp 출처
처음 켠 날 — 1960-05-16, 캘리포니아 말리부 휴스 연구소: 1960-05-16 출처
함께한 사람 — C. K. 아사와(C. K. Asawa) · I. J. 다앤스(I. J. D'Haenens): C. K. Asawa; I. J. D'Haenens 출처
루비 레이저는 붉은 빛을 짧고 밝게 번쩍 냈다: red light pulse 출처
아인슈타인이 그보다 43 년 앞서 유도 방출을 예측 (1960 − 43 = 1917 년, 계산): 1917 출처
논문 — 『Nature』 1960-08-06 호에 실림: 1960-08-06 출처

교육과정에서는

한국 2022 · 전자기와 양자 · 빛과 정보 통신 [12전자02-05]
일본 · 高等学校物理 (4) 原子

출처

https://ethw.org/Milestones:First_Working_Laser,_1960(확인 2026-11-12)
https://www.aps.org/apsnews/2009/11/the-back-page(확인 2026-11-12)
https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1964/summary/(확인 2026-11-12)
https://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/legacy/sp/NISTspecialpublication500-252.pdf(확인 2026-11-12)

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