英語版クイズをもとにAIで日本語で作成しました。出典は日本語版ウィキペディアにリンクしています。
レーザーは、指向性と収束性に優れた、ほぼ単一波長の光を発生させる装置。1960年に初めて発振が実現して以来、光ディスクや光通信、医療、加工など、暮らしのあらゆる場面で使われている。 このクイズでは、発振のしくみや光の性質、発明をめぐる研究者たちの競争、固体・液体・気体・半導体といった種類、安全基準のクラス分けまでを幅広く出題する。 やさしい問題から物理好き向けの難問まで、全問に解説つき。
全30問の答えと解説。クイズで遊ぶ
Q 01出力の低いレーザーでも、直視すると何の危険がある？
失明
最も危険なクラス4のレーザーは散乱された光を見ても危険で、皮膚に当たると火傷を生じたり、物に当たると火災を生じたりする恐れがある。
Q 02レーザーの語源にある「Stimulated Emission」は日本語で何という？
誘導放出
「レーザ」や「レザー」と表記されることもある。発生する電磁波は可視光とは限らず、紫外線やX線を出す装置もある。
Q 031960年5月16日、初めてレーザー発振が実現したときに使われた結晶は？
ルビー
実現の可能性は、その2年前にC・H・タウンズとA・L・ショウロウによって理論的に指摘されていた。
Q 04「放射の量子論について」という論文でレーザーの理論的基礎を確立したのは？
アルベルト・アインシュタイン
この論文では、電磁放射の吸収や自然放出などについての確率係数に基づき、輻射公式から新たな公式が導き出された。
Q 051953年にチャールズ・タウンズらが開発した「メーザー」が増幅するものは？
マイクロ波
タウンズのメーザーはレーザーと同様の原理に基づく装置だったが、連続出力ができなかった。
Q 06レーザー発振器のキャビティは、典型的には何枚の鏡が向かい合う構造？
2枚
キャビティは光共振器とも呼ばれ、中に媒質が設置される。半波長がキャビティ長さの整数分の一となる光は、内部をくり返し往復して定常波を形成する。
Q 07気体分子による吸収が少ない、可視〜赤外領域の一部の波長域の呼び名は？
大気の窓
大気中に伝播するレーザー光は、気体分子による吸収や散乱により減衰される。散乱のほうは、波長が長い光ほど少なくてすむ。
Q 08連続出力可能なメーザーを開発したバソフとプロホロフは、どの国の研究者？
ソビエト連邦
二人は1955年、多準位系の光ポンピング法を示唆し、それが後にレーザーポンピングの主な手法となった。
Q 09カリフォルニアのヒューズ研究所で最初のレーザー発生装置を開発したのは？
セオドア・メイマン
コロンビア大学のタウンズやTRGのグールドら、競合する研究者たちに先駆けての開発だった。
Q 10建築分野で、レーザーで大気を電離して作るとされるものは？
避雷針
この技術は「レーザー誘雷」と呼ばれる。レーザーは医療、科学、工業、軍事、娯楽など多くの分野で利用されている。
Q 11レーザーを使う口蓋垂軟口蓋形成術（LAUP）が改善をめざす症状は？
いびき
耳鼻科ではほかに、鼻炎の治療手術に炭酸ガスレーザーが、中重度のめまいの改善手術にアルゴンイオンレーザーが用いられる。
Q 12色素レーザーの媒質は、色素分子を何に溶かしたもの？
有機溶媒
色素レーザーは発振波長を自由かつ連続的に選択できるのが利点。1970年代以降は超短パルスレーザーとしてよく用いられたが、より性能の良い固体レーザーに置き換えられていった。
Q 13レーザー光を特徴づける性質のうち、最も重要とされるものは？
可干渉性
コヒーレンスは空間的なものと時間的なものに分けて考えることができる。時間的コヒーレンスの高い光ほど、一般に単色性が良い。
Q 14大気中で長距離を伝送する用途に用いられるのは、何レーザー？
Q 21レーザー光を外部に取り出すため、キャビティの鏡の1枚は何にしておく？
半透鏡
キャビティ内から失われる光量と、増幅で増加する光量とが釣り合っていれば、レーザー光は継続的に発振される。
Q 22半導体レーザーでは、媒質のポンピングは何によって行われる？
電流の注入
媒質は三準位モデルや四準位モデルなどの量子力学的エネルギー構造を持っている必要がある。他のレーザー光源で光励起する方法もある。
Q 23チタンサファイヤレーザーの高次高調波発生などで実現された時間幅は？
アト秒
レーザーではナノ秒～フェムト秒程度の短いパルス光が得られる。フラッシュランプやLEDも光パルス光源だが、レーザーに比べて出力が低い。
Q 24レーザー機器のクラス分けを定めた安全指針「60825-1」はどの機関のもの？
赤外線
炭酸ガスレーザーは、大気中を伝送させる用途によく用いられるレーザーのひとつである。
Q 15DPSSLと呼ばれる固体レーザーが励起光源に用いるものは？
レーザーダイオード
媒質が固体であるものを固体レーザーといい、通常は結晶を構成する原子の一部が他の元素に置き換わった人工結晶が用いられる。
Q 16レーザーの発明によって生まれた学問は？
非線形光学
レーザーは指向性と収束性に優れた、ほぼ単一波長の電磁波を発生させる装置である。
Q 17光速に近い電子に磁界を加えて進路を変え、その放射光を利用するのは何レーザー？
自由電子
媒質となる電子ビームの利得波長を自由に選ぶことができるため、任意の波長で発振することができる。
Q 18ポンピングされた媒質が形成する、吸収より放出が優勢な状態は？
反転分布
ポンピングとは、電子をより高いエネルギー準位に持ち上げることである。その方法には光励起、放電、化学反応、電子衝突などがある。
Q 19タウンズ、バソフ、プロホロフがノーベル物理学賞を受賞したのは何年？
1964年
受賞理由は、量子エレクトロニクスの分野への基本的な貢献と、メーザー・レーザーの原理に基づく発振器と増幅器をもたらしたことだった。
Q 20初期の網膜剥離や網膜裂孔の治療に用いられる眼科のレーザー治療は？
光凝固術
眼科ではレーシックにもレーザーが使われる。皮膚科ではホクロやメラニン斑の除去、歯科では歯科用レーザーといった応用がある。
国際電気標準会議
略称はIEC。機器の出力やレーザー光線の波長などによってクラス分けがなされ、クラス毎に労働衛生安全管理体制の整備が必要となる。
Q 25光の空間的コヒーレンスは、光の何の一様さを計る尺度？
波面
空間的コヒーレンスが高いレーザー光は、ほぼ完全な平面波や球面波を作ることができ、長距離を拡散せずに伝播したり、非常に小さなスポットに収束したりできる。
Q 26ゴードン・グールドが「LASER」という言葉を学会で初めて公にしたのは何年？
1959年
グールドはコロンビア大学の大学院生だった1957年11月、すでにこの語や開放共振器のアイデアをノートに書いていた。
Q 271960年に開発された世界初のレーザー装置が発する赤い光の波長は？
694ナノメートル
閃光放電管でポンピングする方式で、3準位レーザーであるためパルス発振しかできなかった。
Q 28メーザーは理論的に不可能だと反対していたと、タウンズが明かした人物は？
ジョン・フォン・ノイマン
ほかにニールス・ボーア、イジドール・イザーク・ラービ、ポリカプ・クッシュも反対していたという。
Q 29ゴードン・グールドがX線版のレーザーに想定していた呼び名は？
xaser
読みは「ゼーザー」。紫外線なら「uvaser」（ユヴェーザー）と呼ぶ想定だったが、レーザー以外の用語は定着しなかった。
Q 30チャープパルス増幅（CPA）法が提案されたのは何年？
1985年
この手法により、原子や分子内の電子が核から受ける電場以上の高強度レーザーの発振が可能となった。