청소년을 위한 교양 광공학개론

루미너리북스 교육출판 에디팅 팀 지음

루미너리북스 2026년 01월 01일 출간

작품소개

책소개

빛이 무엇인지에 대한 인류의 호기심은 수세기에 걸쳐 과학 발전의 원동력이 되어왔습니다. 이 책은 빛의 이중성이라는 근본적인 성질부터 시작하여 파동설과 입자설의 역사적 논쟁을 다룹니다. 전자기파로서의 빛이 어떻게 우리 눈에 보이는 가시광선이 되는지, 빛의 속도가 왜 우주의 절대 상수가 되는지를 설명합니다. 기하광학에서는 일상에서 쉽게 관찰할 수 있는 반사와 굴절 현상을 통해 거울과 렌즈의 원리를 이해하게 됩니다. 파동으로서의 빛이 만들어내는 간섭과 회절 현상은 영의 이중슬릿 실험이라는 역사적 발견과 함께 소개되며, 편광의 개념을 통해 빛이 횡파라는 사실을 깨닫게 됩니다.

20세기 최고의 발명품 중 하나인 레이저는 자극방출이라는 양자역학적 현상에서 출발합니다. 아인슈타인의 이론적 예측에서 시작된 레이저가 메이만의 최초 루비 레이저를 거쳐 오늘날 다양한 종류의 레이저로 발전하는 과정을 추적합니다. 기체 레이저부터 반도체 레이저까지 각각의 작동 원리와 특성을 비교하며, 의료용 레이저 수술부터 산업용 절단과 용접까지 레이저의 놀라운 응용 분야를 살펴봅니다. 전반사 원리를 이용한 광섬유는 현대 정보 통신의 핵심 기술로 자리잡았으며, 이를 통해 인터넷과 장거리 통신이 가능해졌습니다. 광전효과의 발견은 아인슈타인에게 노벨상을 안겨주었을 뿐만 아니라 디지털 카메라와 태양전지의 기초가 되었습니다.

발광다이오드는 단순한 표시등에서 시작하여 오늘날 조명 산업을 혁신하고 있습니다. 적색 LED에서 청색 LED까지의 개발 과정은 반도체 기술의 발전사를 보여주며, 백색 LED의 구현은 에너지 절약이라는 환경 문제의 해결책을 제시합니다. 디스플레이 기술의 진화는 음극선관에서 OLED까지 각각의 발광 원리를 이해하게 하며, 홀로그래피 기술은 3차원 영상의 기록과 재생이라는 마법 같은 현상을 과학적으로 설명합니다. 생체 광학 분야에서는 광학 단층 촬영술과 형광 단백질을 이용한 생체 영상 기술이 의학 진단과 치료에 어떻게 활용되는지 보여줍니다. 비선형 광학 현상은 강력한 레이저가 만들어내는 새로운 물리 현상들을 탐구합니다.

양자 광학과 메타물질 같은 첨단 기술은 미래 광기술의 방향을 제시합니다. 단일 광자의 양자 상태와 얽힘 현상은 양자 암호 통신과 양자 컴퓨터의 기초가 되며, 음의 굴절률을 갖는 메타물질은 기존 광학의 한계를 뛰어넘는 새로운 가능성을 열어줍니다. 플라즈모닉스와 나노 광학은 빛을 나노미터 크기로 조작하는 기술을 다루며, 광자 컴퓨팅은 전자 대신 광자를 이용한 신호 처리의 미래를 보여줍니다. 이 책은 복잡한 광학 이론을 고등학생도 이해할 수 있는 수준에서 설명하되, 대학 수준의 깊이 있는 내용까지 포함하여 광공학의 전체 그림을 그려냅니다. 풍부한 실생활 사례와 역사적 배경을 통해 광학이 단순한 물리 현상이 아닌 현대 문명을 이끄는 핵심 기술임을 깨닫게 합니다.

* 이 책은 (주)GAI 시스템의 AI 기반 원고 교정 시스템 기술을 활용하여 교정 및 편집 보조 과정을 거쳤으며, 편집자의 최종 검토를 거쳐 제작되었습니다.

목차

1. 빛이란 무엇인가
2. 기하광학의 세계
3. 렌즈와 광학계
4. 파동으로서의 빛
5. 회절과 빛의 퍼짐
6. 편광의 신비
7. 광학 재료의 특성
8. 레이저의 탄생
9. 다양한 레이저의 세계
10. 레이저의 놀라운 응용
11. 광섬유 통신 혁명
12. 빛을 전기로 바꾸는 기술
13. LED와 빛의 혁신
14. 디스플레이 기술의 진화
15. 홀로그래피의 마법
16. 비선형 광학 현상
17. 광학 측정과 계측
18. 적외선과 자외선 광학
19. 광학 코팅 기술
20. 생체 광학의 새로운 세계
21. 양자 광학의 신비
22. 광학 시스템 설계
23. 미래의 광기술

인물정보

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.