청소년을 위한 교양 물리학: 레이저 물리

루미너리북스 교육출판 에디팅 팀 지음

루미너리북스 2025년 06월 21일 출간

작품소개

책소개

레이저는 1960년 첫 발명 이후 현대 문명을 근본적으로 바꾼 혁신 기술입니다. 병원에서는 정밀한 수술과 시력 교정에 사용되고, 공장에서는 금속을 자르고 용접하며, 인터넷 통신은 광섬유를 통해 레이저 빛으로 이루어집니다. 우주까지의 거리를 측정하고 원자를 절대영도 근처까지 냉각시키는 것도 레이저의 힘입니다. 이 책은 중학생들이 이해할 수 있는 수준으로 레이저 물리학의 핵심 개념들을 설명합니다. 복잡한 수식 대신 구체적인 사례와 비유를 통해 아인슈타인이 예측한 유도 방출부터 최첨단 양자 레이저까지 체계적으로 다룹니다.

전 25개 챕터는 빛의 본질 탐구에서 시작하여 레이저의 미래까지 논리적 흐름으로 구성되었습니다. 뉴턴과 하위헌스의 빛에 대한 논쟁, 맥스웰의 전자기학 발견, 보어의 원자 모형 등 기초 개념을 먼저 설명합니다. 이어서 아인슈타인의 유도 방출 이론과 인구 역전 현상을 통해 레이저 작동 원리를 이해하게 됩니다. 광학 공진기와 증폭 매질의 역할, 세계 최초 루비 레이저의 탄생 과정도 상세히 다룹니다. 기체 레이저, 고체 레이저, 반도체 레이저 등 다양한 종류의 레이저가 어떻게 만들어지고 작동하는지 각각의 특징과 함께 설명합니다.

레이저의 네 가지 독특한 성질인 단색성, 일관성, 직진성, 집속성이 어떻게 다양한 분야에서 활용되는지 구체적으로 보여줍니다. 의료 분야에서는 레이저 수술과 시력 교정, 암 치료에 이용되고, 제조업에서는 정밀 절단과 용접, 3D 프린팅에 필수적입니다. 광통신 시스템은 인터넷과 전화 통신의 기반이 되며, 바코드 스캐너와 CD 플레이어에서도 레이저가 핵심 역할을 합니다. 달까지의 거리 측정, 자율주행차의 라이다 기술, 중력파 검출기까지 레이저는 과학 연구와 기술 발전의 도구로 광범위하게 사용됩니다. 홀로그래피 기술과 레이저 분광학을 통한 원자 구조 연구도 흥미롭게 다룹니다.

펨토초 레이저의 초단펄스 기술과 레이저 냉각을 통한 극저온 원자 연구는 21세기 물리학의 최전선을 보여줍니다. 광섬유 레이저의 발전과 양자 레이저 기술은 미래 과학 기술의 방향을 제시합니다. 레이저 핵융합 발전 연구와 우주 통신 기술까지 다루어 독자들이 과학 기술의 현재와 미래를 동시에 이해할 수 있게 합니다. 복잡한 물리학 개념을 일상 경험과 연결하여 설명하므로 과학에 관심 있는 청소년이라면 누구나 읽을 수 있습니다. 레이저 기술의 원리를 이해하면서 동시에 현대 물리학의 아름다운 세계를 경험할 수 있는 책입니다.

목차

1. 빛의 정체를 찾아서
2. 원자 속 전자의 비밀
3. 빛을 먹고 토하는 원자
4. 아인슈타인의 놀라운 예측
5. 거꾸로 된 세상 만들기
6. 빛을 가두는 마법의 상자
7. 빛을 키우는 증폭 매질
8. 레이저가 켜지는 순간
9. 세상 첫 레이저의 탄생
10. 기체 속에서 태어난 빛
11. 고체 속 원자들의 합창
12. 작은 칩 속의 거대한 혁명
13. 레이저 빛의 특별한 성질
14. 레이저의 안전한 사용법
15. 병원에서 활약하는 레이저
16. 공장을 바꾼 레이저 기술
17. 정보를 나르는 빛의 고속도로
18. 우주와 지구를 측정하는 레이저
19. 원자를 들여다보는 레이저
20. 입체 영상의 마법 홀로그래피
21. 원자를 얼리는 레이저
22. 찰나를 포착하는 초단펄스
23. 광섬유 속 레이저의 진화
24. 레이저 기술의 미래 전망
25. 양자 세계의 레이저 현상

작가정보

저자(글) 루미너리북스 교육출판 에디팅 팀

루미너리북스 교육 출판 에디팅 팀은 전문 교육 콘텐츠 기획자와 편집자들로 구성되어, 학생들의 눈높이에 맞춘 양질의 교육 도서를 제작하는 데 전념하고 있다. 각 분야별 전문가들과의 긴밀한 협업을 통해 정확하고 이해하기 쉬운 교육 콘텐츠를 개발하며, 특히 고등학생을 위한 대학 과목 선행학습 시리즈와 같은 혁신적인 교육 도서를 기획하고 있다.