[물리학] 렌즈

렌즈 1. 개요 2. 볼록렌즈와 오목렌즈 3. 광선추적법 1. 렌즈 중심축을 공유하는 두 굴절 구면을 갖는 투명한 물체를 렌즈라고 한다. 이때 공유하는 중심축은 렌즈의 중심이다. 렌즈를 공기 중에 놓으면 빛은 공기로부터 렌즈로 굴절해 들어와 이를 통과한 후 다시 공기로 굴절해 나가며, 두 굴절 구면에서 빛의 진행 방향이 바뀐다. 중심축에 평행하게 입사한 광선들이 렌즈를 지난 후 한 점에 모이면 수렴렌즈라고 하며 퍼져 나가면 발산렌즈라고 한다. 이때 물체가 렌즈 앞에 있으면, 물체에서 나온 광선이 렌즈에 의해 굴절되어 영상을 맺을 수 있다. 즉, 렌즈가 물체의 영상을 만드는 것은 굴절 현상 때문이며, 굴절은 매질의 굴절률 주위 매질의 굴절률과 다를 때에만 일어난다. 그리고 물체거리를 , 영상거리를 라고 할 때 와 사이에는 아래와 같은 식이 성립된다. 만약 굴절률이 인 얇은 렌즈가 공기 중에 있을 때, 초점거리는 다음 식을 만족한다. 우리는 와 같은 식을 렌즈 제작자 공식이라고 한다. 이때 과 는 각각 물체를 향한 굴절 구면과 반대편 굴절 구면의 곡률 반지름이다. 물체 쪽에서 볼 때 볼록한 구절 구면의 곡률 반지름은 양수로 놓고 반대로 오목한 굴절 구면의 곡률 반지름은 음수로 놓는다. 2. 볼록렌즈와 오목렌즈 F2 볼록렌즈를 통과한 빛은 [그림 1]과 [그림 2]에서 보는 것처럼 한 점에 모이므로 수렴렌즈라고도 불린다. 볼록렌즈의 경우, 물체의 위치에 따라 보이는 상의 종류가 바뀐다. [그림 1]에서 보는 것과 같이, 물체가 초점보다 멀리 떨어져 있는 경우, 두 광선으로부터 거꾸로 선 실상이 반대편에 생긴다. 반면, [그림 2]에서 보는 것과 같이 그림 1. 볼록렌즈(물체가 초점보다 멀리 떨어져 있을 경우) F1 물체가 초점보다 가까이 있는 경우, 렌즈가 만드는 영상은 물체와 같은 편에 똑바로 선 허상을 만든다. 그림 2. 볼록렌즈(물체가 초점거리보다 가까이 있을 경우) 그림 3. 오목렌즈 반면, 오목렌즈는 통과한 …
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