60년 전인 1960년 5월 16일, 미국의 젊은 물리학자 메이먼(Mayman)은 단일 주파수와 높은 방향 집중의 빛을 생성할 수 있는 인류 역사상 최초의 레이저인 루비 레이저를 개발하는 데 성공했습니다. 원자력, 반도체, 컴퓨터에 못지않게 유명할 수 있는 20세기 4대 발명품 중 하나로 인류사회 발전에 지대한 영향을 끼쳤다. 이러한 중대한 역사적 사건을 기념하기 위해 유네스코는 2018년 레이저의 탄생일, 즉 매년 5월 16일을 '세계 빛의 날'로 지정한다고 발표했습니다.
레이저는 특정 물질의 원자에 있는 여기 입자에 의해 방출되는 빛입니다. 일반 조명과는 다릅니다. 그것에 의해 방출되는 광파는 동일한 위상, 주파수 및 진동 방향을 갖습니다. 레이저의 영문명은 "Laser"로, 영문 Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation의 각 단어의 첫 글자를 따서 만든 것입니다. 중국어로 설명하면 '유도방출에 의한 빛의 증폭'이라는 뜻인데, 이는 실제로 레이저의 작동원리를 반영한 것이다.
레이저는 일반 광원과 다르며 주로 세 가지 측면에서 반영됩니다. 첫째, 레이저는 지향성이 좋고 에너지가 집중되어 있습니다. 일반 광원에서 방출되는 빛은 발산하며 모든 방향을 향하지만 레이저의 발산 각도는 매우 작습니다. 1960년대 인류는 달을 비추고(달에 착륙했을 때 미국이 남긴 거울) 레이저를 이용해 달을 비추고 지구로 돌아왔다고 한다. 그 결과 달 표면의 지점은 반지름이 2㎞도 안 되는 것으로 나타났다. 또한, 레이저에서 방출된 광자는 아주 작은 공간에 집중될 수 있기 때문에 에너지 밀도가 극도로 높기 때문에 강력한 레이저는 섭씨 수억 도의 고온도 발생시킬 수 있다.
둘째, 레이저는 단색성이 좋습니다. 일반 광원에서 방출되는 빛의 파장 범위는 매우 넓어서 진정한 단색광이 아닙니다. 레이저는 자극 방사선에 의해 증폭되기 때문에 레이저가 방출하는 모든 광자는 외부 세계에 의해 여기된 광자와 정확히 동일하므로 레이저의 파장 범위가 매우 좁습니다.
마지막으로 레이저는 일관성이 좋습니다. 일반적인 광원의 발광 메커니즘은 자연 방출입니다. 서로 다른 원자에 의해 생성된 자연 방출광은 주파수, 편광 방향 및 전파 방향이 다르며 무질서합니다. 레이저 광은 다르지만 작동 메커니즘은 자극 방출이므로 모든 광자와 외부 세계에서 여기시키는 광자는 주파수, 편광 방향 및 전파 방향에 관계없이 동일합니다.
따라서 레이저의 일관성은 매우 좋습니다. 빛 간섭 실험에 사용하면 간섭 무늬를 쉽게 관찰할 수 있습니다. 예를 들어 2016년 중력파를 감지한 테스트 장치는 마이컬슨 간섭계를 사용했고, 사용한 광원은 레이저였다.
