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작성일 : 18-11-01 09:35
2018.11.07 (수) 학부생을 위한 물리학 강연 안내
 글쓴이 : 응용물리학과
조회 : 21  
   181107_물리학 초청강연.pdf (225.1K) [0] DATE : 2018-11-01 09:35:38
안녕하세요, 응용물리학과 입니다.
 
2018.11.07 () 학부생을 위한 물리학 강연 안내입니다.
 
많은 참여 바랍니다.
 
 
연사: 본교 응용물리학과 이광조 교수
 
제목: 학부생을 위한 2018 노벨 물리학상 해설
  (1. 광학집게, 2. 고출력 짧은 광학 펄스 생성방법)
 
올해 노벨 물리학상은 광학집게와 바이오 시스템 응용 (the optical tweezers and their application to biological systems)’고출력 짧은 광학펄스 생성 방법 (the method of generating high-intensity, ultra-short optical pulses)’이 선정되었습니다. 수상자는 아서 애슈킨 미국 벨연구소 박사(광학 집게), 제라르 무루 프랑스 에콜폴리테크니 교수와 그의 제자인 도나 스트리클런드 캐나다 워털루대 교수(광학 펄스 기술)입니다. 애슈킨 박사는 올해 96세로 최고령 노벨상 수상자 이기도 합니다
 
 광학집게는 레이저를 이용한 보이지않는 핀셋이라고 이해할 수 있으며, 세포 또는 그 정도 크기(수 마이크로미터) 정도의 입자에 레이저를 입사시켜, 레이저 빔의 초점 부근에 입자를 붙잡는 기술입니다. 작은 물체를 잡을 수 있다는 점에서 집게(tweezer)라 할 수 있고, 그것이 눈에 보이는 집게가 아니라 레이저 빛으로 만든 것이기 때문에 광학 집게로도 부를 수 있습니다. 관측하려는 입자에 빛이 들어갔다가 나올때 광자방향이 꺾이면서 운동량이 변하는데, 그 변화량이 관측하는 입자에 전달되어 입자가 움직입니다. 입자(광자)와 관측하고자하는 입자의 총 운동량의 합은 보존이 되어야 하므로입자는 빛이 가장 센 곳, 즉 레이저 빔의 초점에서 붙잡히게 됩니다. 이때 레이저 빔을 이동시키면, 붙잡힌 입자는 움직이는 방향으로 끌려오게 됩니다. 마치 SF 영화에서 볼 수 있는 견인 광선과 같은 역할을 합니다. 해당 연구는 1986년에 Optics Communications라는 저널에 발표되었습니다. 이 기술은 오늘날 여러분야로 파생되었습니다. 살아있는 세포를 원하는 위치에 놓고 관찰하거나 소용돌이와 같은 형태의 레이저 빛을 쪼여 회전시키는 것과 같은 다양한 학술적연구에 활용되고 있습니다. 원자를 포획해 극저온으로 온도를 낮춰 특성을 연구할 수도 있는데, 이런 연구로 스티븐 추 스탠퍼드대 석좌교수는 1997년 노벨 물리학상을 받기도 했습니다. 추 교수는 이후 미국 에너지부장관을 지냅니다.
 
 무루 교수와 스트리클런드 교수는 처프펄스증폭(chirped pulse amplification, CPA)기술을 고안해 강한 에너지 를 갖는 고출력 레이저를 만들었습니다. 1985년에 미국 로체스터대에서 박사 과정을 밟은 스트리클런드 교수는 지도 교수이던 무루 교수와 함께 논문을 발표합니다. 레이저에서 나온 펄스 세기를 크게 키우려면 증폭 장치를 사용해야 하는데, 빛이 세면 이 증폭 장치가 손상을 입어 광 세기를 증폭하는 데 한계가 있습니다. 격자를 사용 하여 짧은 레이저 펄스를 여러가지 파장 성분으로 나누면, 그 각각의 파장 성분은 나누어진 만큼 세기가 크지 않습니다. 따라서 이 나누어진 파장 성분들을 각각 증폭시키고 다시 격자를 이용하여 원래 펄스로 압축하면, 증 폭기의 손상을 피해 고출력의 짧은 펄스를 얻을 수 있습니다. 이 기술은 이후 고출력 레이저 펄스를 만드는 표 준 기법이 되었고, 오늘날 전 세계의 다양한 연구기관이 이 기술을 활용해 고출력 레이저 펄스를 만들어 빛과 물질간의 상호 작용을 연구합니다. 다양한 비선형 광학과 양자 광학 분야의 실험은 물론, 라식 같은 안과 수술, 존재할 수 있는 가장 짧은 사건인 아토초 펄스에 대한 학술적 연구도 이 기술을 기반으로 연구되고 있습니다.