5. 광학(Optics)

 광학(Optics)은 물리학의 한 분야로서, 빛의 성질과 현상을 연구하는 학문이다. 이러한 광학의 분야에는 빛의 직진, 반사 및 굴절 등 빛의 기하학적 현상을 연구하는 기하광학, 빛을 파동으로 보고 간섭, 회절 및 편광 등을 다루는 물리광학(또는 파동광학), 빛의 방출 및 흡수와 물질과의 상호작용을 연구하는 분광학, 빛의 여러 가지 성질을 양자론적으로 다루는 양자광학, 빛의 색을 다루는 색채학, 빛과 인간의 눈과의 관계를 취급하는 생리광학 등이 있으나 학문적 영역은 분명하지 않다. 보통 좁은 의미로의 광학은 기하광학과 물리광학을 말한다.

 인류가 빛을 응용하기 시작한 역사는 오래되었으나. 광학은 17세기경부터 학문적인 체계를 갖추기 시작하였다. 빛의 본성에 관해서는 Newton의 입자설과 Huygens의 파동설이 있었고, 이후 Maxwell의 전자기파설이 대두되었으며, 다시 Planck의 양자가설과 Einstein의 광양자설로 인해 파동설과 입자설이 대립하는 양상을 보였다. 하지만 양자역학에 의해 빛은 파동성과 입자성의 이중성(wave-particle duality)을 가진다는 것이 밝혀졌으며, 광학은 근대물리학 발전의 중심적인 역할을 하게 된 것이다.

 

사진 3-5-1. 1704년 Newton이 발간한 Opticks ​초판

 20세기 후반부터 광학은 응용광학으로서 큰 발전을 이룩하였으며, 특히 레이저의 발견은 섬유광학, 광통신기술, 광재료기술 등을 새로이 창조하는 계기가 되었다. 더욱이 1960년대부터 최근까지 많은 응용광학 기술들이 민생용, 산업용, 의료용, 군사용으로 개발되었으며, 가까운 장래에 우리의 생활 환경은 더욱 엄청난 변화가 있을 것으로 예견되고 있다.

참고문헌

*1.​ Bass M, Optical Society of America. Handbook of Optics. Volume I. Fundamentals, Techniques, and Design. 2nd edition. McGraw-Hill Professional 1994: 1.3-2.44.
*2.​ Einstein A. Über einen die Erzeugung und Verwandlung des Lichtes betreffenden heuristischen Gesichtspunkt [On a Heuristic Viewpoint Concerning the Production and Transformation of Light]. Annalen der Physik 1905; 17 (6): 132–48.
*3. Einstein A. Strahlungs-emission und -absorption nach der Quantentheorie. Verhandlungen der Deutschen Physikalischen Gesellschaft 1916; 18: 318-23.
*4. Einstein A. Zur Quantentheorie der Strahlung [On the Quantum Theory of Radiation]. Physikalische Zeitschrift 1917; 18: 121-8.
*5. Huygens C.Traitė de la Lumiere. LeIden, Pierre van der Aa 1690: 1-180.
*6. Maxwell JC. A dynamical theory of the electromagnetic field. Philosophical Transactions of the Royal Society of London 1865; 155: 459–512.
*7.​ Newton I. Opticks. 1st edition. London: Sam. Smith, and Benj. Watford 1704: 124.
*8. Klein MJ. The First Phase of the Bohr-Einstein Dialogue. Historical Studies in the Physical Sciences 1970; 2: 1-39.
*9. Klein MJ. Einstein and the Wave Particle Duality. The Natural Philosopher 1964; 3: 1-49.

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레이저의 구조와 원리