4준위 레이저 반전분포를 실현시키면 레이저 증폭작용이 일어나는 것은 당연하다고 할 수 있다. 문제는 어떻게 입자수분포를 반전시키는가 하는 것이다. 실제 레이저에서 잘 이용되는 것은 3준위계 또는 4준위계의 완화 시간차를 이용하는 방법이다. 우측의 그림은 이상적인 3준위 레이저의 에너지준위를 나타낸 것이다. 레이저의 경우, 각 준위 사이에 생기는 에너지차는 열에너지에 비해 아주 크기 때문에 열평형상태에서 거의 모든 원자는 바닥준위인 준위 1에 있다. 이와 같은 원자의 집단에 외부에서 ν31=(E3-E1)∕h에 가까운 주파수의 강력한 광을 입사시켜 바닥준위의 원자를 준위 3으로 여기시킨다. 이것에 의한 유도방출확률 W31과 유도흡수확률 W13은 같기 때문에, 이를 Wi라 한다. 준위 3과 1의 원자수를 N3..

앞에서 설명했던 것처럼 자연방출 및 유도방출에 의해 준위 2에서 1로 천이하는 확률은 관계가 있음을 알 수 있다. 실제로는 전자파의 강도 Iν가 아주 클 경우에는 자연방출의 효과는 무시한다. 실제로 레이저매질은 1cm3당 고체의 경우 10^18～10^20개, 기체의 경우에도 10^10～10^15개 정도의 원자(이온 혹은 분자)를 갖고 있다. 이들은 각기 다른 에너지준위에서 운동하고 있다. 이들에 주파수 ν의 전자파를 가하면, 흡수에 의해 단위시간 및 단위체적당 W12(ν)N1개의 원자가 준위 1에서 2로 천이하여 hνW12(ν)N1에 해당하는 광파워를 원자계에 준다. 동시에 유도방출에 의해 단위시간 및 단위체적당 W21(ν)N2개의 원자가 준위 2에서 1로 천이하며, hνW21(ν)N2에 해당하는 광파워..

광의 흡수 에너지준위 E1과 E2를 갖는 원자에 외부에서 진동수 ν의 전자파를 입사시킬 때, 식 (2-2)의 관계가 성립한다면, 원자는 진동수 ν의 광에 공진하여 효율 좋게 그 광의 에너지를 흡수하고 에너지준위 E1에서 E2로 여기된다. 이같이 광의 흡수는 원자와 공명하는 특정의 파장에서 일어나는 것이다. 이 때의 전자파상태를 에너지로 표현하여 E2-E1 =hv 로 쓰면, hν는 두 에너지준위 사이의 차 E2-E1과 같은 크기가 된다. 이 hν의 에너지를 갖는 입자를 광자라 하는데, 광이 에너지를 갖는 양자역학적인 입자라고 생각하게 만든 것이다. 그러므로 아래에 표시된 것처럼 광은 광자의 집합체가 되고, 광의 흡수는 광자의 흡수라고 한다. 들뜬 에너지준위 E2에 있는 원자는 일반적으로 불안정하고, 짧은 ..

Bohr의 양자 조건 모든 물질은 원자로 구성되며, 각 원자는 보아의 원자모형으로 잘 알려진 것같이 원자핵과 그 주위를 원운동하고 있는 음전하의 전자군으로 구성되어 각자 에너지를 갖고 있다. 원자가 갖는 전자수는 원자의 종류에 따라 다르다. 원자핵 주위를 원궤도로 도는 전자는 그림 2-1에 나타낸 것같이 일정한 반지름을 갖는 특정한 궤도만이 허용된다. 즉 그 전자가 갖는 운동량(질량×속도) p와 궤도길이의 곱은 임의의 수의 정수 배 값만 취할 수 있다는 것이 된다. 이를 식으로 나타내 보자. 전자의 질량을 m, 속도를 , 그리고 궤도의 길이를 2πr이라 하면 의 관계가 성립하고, 이 식은 보아의 양자조건(quantum condition)을 잘 설명하고 있다. 여기서 q는 양의 정수로 양자수(quantum..

아래의 위키디피아나 다른 문헌을 찾아보면 레이저의 특성쯤이야 금방 알수 있을것이다. 레이저에 대해 나는 최대한 광학적으로 접근하는 포스팅을 할 것이다. 이런 포스팅은 잘 없더라. (물론 있긴 있음) 레이저 - 위키백과, 우리 모두의 백과사전 위키백과, 우리 모두의 백과사전. 레이저 포인터（적색[635 nm], 녹색[520 nm], 청색[445 nm]） 레이저(laser, 문화어: 레이자)는 유도방출광선증폭(Light Amplification by the Stimulated Emission of Radiation)의 머 ko.wikipedia.org LASER Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation : 원자나 분자에 의한 광의 유도방출을 이용한 ..