양자역학22 레이저 — 빛을 한 줄로 모으는 과학 “미용실에서 레이저 제모를 할 때, 도대체 저 강한 빛은 어디서 나오는 걸까?”“영화 속에서 레이저 포인터가 금속을 녹이는 장면은 정말 가능한 일일까?”일상 속에서 ‘레이저’라는 단어를 들으면 강렬한 붉은빛, 절단, 치료, 그리고 ‘첨단’의 이미지가 떠오릅니다.하지만 이 빛의 근원은 다름 아닌 양자역학(Quantum Mechanics) 이라는 작고 신비한 세계에서 시작됩니다.오늘은 ‘레이저가 어떻게 빛을 한 줄로 모으는지’, 그리고 그 속에 숨어 있는 양자 과학의 원리를 차근히 살펴보겠습니다.🌟 1. 레이저의 뜻: ‘빛의 증폭’레이저(LASER)는 사실 약자입니다.L.A.S.E.R = Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation,즉 **“유도 방출.. 2025. 11. 21. 인터넷 속을 달리는 빛 - 광통신이 작동하는 양자역학적 원리 오늘 아침에 스마트폰으로 유튜브 영상을 보다가 문득 이런 생각이 들었습니다. 서울에 있는 내가 미국 서버에 있는 영상을 실시간으로 보고 있다니, 대체 이 정보는 어떻게 바다를 건너온 걸까?답은 간단합니다. 빛이죠. 더 정확히 말하면, 해저 광케이블 속을 지름 9마이크로미터(머리카락 굵기의 1/10도 안 되는!)의 유리 섬유를 통해 달려온 빛 신호입니다.그런데 여기서 놀라운 사실이 있습니다. 이 모든 광통신 시스템은 100% 양자역학 원리로 작동한다는 거예요. 오늘은 우리가 매일 사용하는 인터넷의 숨겨진 양자역학적 비밀을 파헤쳐보려고 합니다. 1.빛으로 정보를 보낸다는 것광통신의 기본 아이디어는 단순합니다. 0과 1의 디지털 신호를 빛의 켜짐/꺼짐으로 바꿔서 보내는 거죠. 빛이 있으면 1, 없으면 0... 2025. 11. 19. 작은 칩에서 빛이 나는 이유 - LED가 밝혀주는 양자역학의 세계 며칠 전 밤에 산책을 하다가 문득 가로등을 올려다봤어요. 예전에 보던 주황빛 나트륨 가로등은 거의 사라지고, 요즘은 대부분 새하얀 LED 조명으로 바뀌었더라고요. 그 밝고 선명한 빛을 보면서 문득 궁금해졌습니다."저 작은 칩 하나에서 어떻게 저렇게 밝은 빛이 나는 걸까?"형광등처럼 유리관도 없고, 백열등처럼 뜨거운 필라멘트도 보이지 않는데 말이죠. 집에 와서 찾아보니 여기에는 정말 흥미로운 양자역학 원리가 숨어있더군요. 오늘은 LED가 빛을 내는 신비로운 과정을 함께 살펴보려고 합니다. 1.LED, 그게 정확히 뭔데?LED는 Light Emitting Diode의 약자입니다. 우리말로 하면 '발광 다이오드'죠. 이름에서 알 수 있듯이 기본적으로는 다이오드, 즉 전류가 한쪽 방향으로만 흐르는 반도체 소자입.. 2025. 11. 19. 형광등은 왜 흰빛을 낼까 — 전자의 에너지 도약이 만드는 인공 햇빛 어제 새벽 4시쯤, 물 마시려고 부엌에 갔다가 형광등을 켰는데 '치직-' 하는 소리와 함께 불이 들어오더라. 반쯤 잠든 상태에서 그 소리를 듣는데, 문득 이런 생각이 들었다."이 빛은 도대체 어디서 오는 거지?"태양도 아닌데 스위치 하나로 방이 환해지는 게 신기했다. 그래서 궁금해서 찾아봤다.1.형광등 안에 뭐가 들어있길래?형광등 유리관을 자세히 보면 양쪽 끝에 회색 부분이 있다. 거기가 바로 전극이다. 그리고 안쪽은 텅 빈 게 아니라 아르곤 기체랑 수은 증기가 조금 들어있다고 한다.스위치를 켜면:전극에서 전류가 흐른다그 전류가 수은 원자를 때린다수은 원자 안의 전자가 '들뜬' 상태가 된다그 전자가 다시 원래 자리로 돌아오면서 빛을 낸다근데 여기서 재밌는 게, 처음 나오는 빛은 우리 눈에 안 보이는 자외.. 2025. 11. 18. 태양이 빛을 내는 진짜 이유 — 양자역학으로 본 태양의 비밀 어릴 적 과학 시간에 “태양은 뜨거워서 빛을 낸다”라고 배웠습니다.하지만 정말 ‘뜨거움’만으로 태양의 빛을 설명할 수 있을까요?만약 그렇다면, 불타는 장작불과 태양빛은 왜 색깔이 이렇게 다를까요?이 질문 하나에서부터 현대물리학, 특히 양자역학(Quantum Mechanics) 의 역사가 시작되었습니다.🌌 1. 태양빛의 스펙트럼 — 무지개 속에 숨은 단서햇빛을 프리즘에 통과시키면 무지개처럼 이어진 색 띠가 나타납니다.이를 연속 스펙트럼이라 부르죠. 흥미로운 점은, 이 빛의 밝기 분포를 온도에 따라 계산하면 “흑체복사 곡선(Blackbody Radiation Curve)”이라는 형태가 나옵니다.태양의 표면온도는 약 5,800K(섭씨 약 5500도), 이 온도에서 가장 강하게 나오는 빛은 노란빛~녹색빛 영역.. 2025. 11. 18. 동시에 존재한다는 말의 진짜 의미― 양자 중첩은 무엇을 말하고 있는가 0. 이 개념이 직관을 계속 거스르는 이유양자역학을 처음 접할 때 가장 이해하기 어려운 개념 중 하나가**양자 중첩(Quantum Superposition)**이다.입자가 “여기에도 있고, 저기에도 있다”“0이면서 동시에 1이다”라는 설명은익숙한 물리 감각과 정면으로 충돌한다.처음에는 단순한 비유나 과장처럼 느껴졌다.하지만 수학적 표현과 실험 결과를 따라가다 보니,중첩은 해석의 문제가 아니라양자역학이 작동하는 방식 그 자체라는 점이 분명해졌다.이 글은 양자 중첩을정의부터 외우기보다,왜 이런 개념이 필요했는지를 따라가며 정리한 기록이다.1. 고전 세계에서는 상태가 하나뿐이었다고전 물리학에서 물체의 상태는 항상 하나로 정해진다.위치는 여기 또는 저기스위치는 켜짐 또는 꺼짐방향은 위 또는 아래이 세계관에서는“.. 2025. 11. 17. 이전 1 2 3 4 다음
