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레이저 나가는 것이 일자선으로 우리눈에 보이는 것.
레이저 빔이 나가는 선. Beam과 Line의 합성어.
1 빔라인이란?
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=> 빔라인이 드러나 보이는 레이저포인터. 사진은 별지시기.kr에서 직접 자작한 레이저포인터 "행성의 눈" 의 빔라인. (최대 광출력 1000mW, Visible factor : 99%이상, 레이저 파장 450nm 청남색)
빔라인은 레이저 빔이 나가는것이 일자선으로 우리눈에 보이는 현상을 의미한다. 레이저포인터의 빔이 대기중으로 뻗어나가고 있을 때, 빔 방사를 방해하는 작은 입자[1]들에 의해 레이저빔이 직진하는것을 방해받게되면서 반사되고 산란된 빛이 드러나 보이는 것.
2 빔라인 형성 원리
빔 방사를 방해하는 입자들에 의해 빔라인이 형성되므로 대기중 입자 농도가 높을수록 빔라인은 더 잘 보인다.
예를들어, 비온 후 땅에있는 빗물이 증발하면서 습해지게되는데 이럴때 습기 입자들이 많으므로 레이저 빔이 습기입자로 인해 산란되면서 빔라인이 진하게 보인다.
또는, 눈이나 비가 내리는 환경에서 빔라인은 더 잘 보이게 된다. 내리는 눈이나 비에 의해 레이저 빔이 산란되기 때문이다.
안개가 심하게 낀 이른 아침에는 주간임에도 불구하고 빔라인이 보이는 경우가 있다![2] 안개가 태양빛을 차단해 어둡게 만듦과 동시에 대기중에 엄청난양의 안개 입자들이 떠돌아다니기 때문.
3 가시성과 빔라인
보통 가시성이 높은 레이저 색상이 빔라인이 더 쉽게 형성된다고 알고있지만 결코 그렇지 않다. 단지 가시성이 높기때문에 빔라인이 잘 보여서 마치 낮은 출력에서도 빔라인이 선명히 형성되는것으로 착각할 뿐.
빔라인은 레이저 빛이 대기중 입자에 의해 얼마나 쉽게 산란되는가에 따라서 형성이 쉽고 어렵고가 결정된다. 즉, 산란성이 낮은 적색 계열 레이저는 빔라인 형성이 어려우며 그에비해 산란이 아주 잘 되는 보라색 계열 레이저는 빔라인이 쉽게 형성된다.
하지만 빔라인 형성이 쉽다는것과 가시성이 높다는것은 전혀 다른 문제이므로 빔라인이 쉽게 만들어진다고 해서 그 레이저가 밝은 레이저라는 의미는 절대 아니다. 이는 마치 출력이 높으면(mW가 클수록) 레이저가 더 밝아진다 라고 잘못 알려진 것과 같다.
예를들어, 보라색레이저는 녹색 레이저보다 더 낮은 광출력(mW)에서 빔라인을 형성할수 있다.(하지만 시인성이 매우 낮아 엄청나게 어둡다)
보라색과 녹색 레이저의 빔라인 밝기를 비교하면 녹색 십여mW가 보라색 수mW의 수십배에 달할 정도로 압도적으로 진한 빔라인을 보여줄 것이다.
또는, 660nm적색 레이저의 경우 300mW에 해당하는 높은 출력일지라도 빔라인은 거의 형성되지 않지만 녹색 레이저의 경우 수십mW만 되도 빔라인을 형성할수 있다.
이처럼 빔라인이 쉽게 만들어진다는것과 가시성이 높다는것은 별개의 문제이며 빔라인이 쉽게 형성되서 눈에 보인다는것만으로 특정색상 레이저가 더 강하다는것을 단정적으로 말할수는 없다.
변수가 통제된 동일 환경, 동일 출력, 동일한 기온과 대기중 입자수를 고려하여 빔을 방사한다면 시인성이 가장 좋은 녹색 레이저가 가장 진한 빔라인을 보여준다.
이는 우리 눈이 녹색을 가장 민감하게 받아들이기 때문이다.
즉, 내가 70mW광출력을 발휘하는 Visible factor 99%급의 녹색, 보라색, 파랑색, 빨강색 레이저포인터를 가지고 똑같은 장소에서 빔을 쏜다면 그중에서 빔라인이 가장 잘 보이는 색상은 녹색 레이저라는 의미이다.
4 빔라인의 형성과 밝기 비교
모두 동일한 환경에서 레이저포인터를 켰다고 가정한다.
왼쪽 = 빔라인이 형성되기 쉬운 색상 기준. 아래로 갈수록 산란성이 낮음.
오른쪽 = 빔라인의 밝기가 가장 밝은 색상 기준. 아래로 갈수록 가시성이 떨어짐.
1. 405nm 보라 -- 561nm 녹차색
2. 445nm 파랑 -- 532nm 녹색
3. 450nm 파랑 -- 589nm 노랑
4. 473nm 연파랑 -- 591nm 앰버
5. 488nm 시안 -- 488nm 시안
6. 532nm 녹색 -- 473nm 연파랑
6. 561nm 녹차색 -- 450nm 파랑
7. 589nm 노랑 -- 445nm 파랑
8. 591nm 앰버 -- 638nm 짙은빨강
9. 638nm 짙은빨강 -- 660nm 연한빨강
10. 660nm 연한빨강 -- 405nm 보라
유심히 보면 청색계열일수록 빔라인이 잘 형성된다는걸 알 수 있는데, 이는 청색계통 레이저빔이 산란이 잘 되기 때문이다.
반면, 빔라인 진하기에 있어서는 녹색계열이 가장 선명하고 진한 빔라인을 보여주는데, 이는 우리 눈이 녹색계열을 가장 밝게 인지하기 때문이다.