laws of lenses

목차

1.실험 목적
2.실험 원리
3.실험 장치
4.실험 방법
5.측정 값
6.실험 결과
7.결과에 대한 논의
8.결론
9.참고문헌

본문내용

실험 목적
렌즈의 초점 측정, 렌즈의 조합, 구면수차, 그리고 색수차에 대한 기초 실험을 통해서 굴절 현상을 이용한 광학 소자인 렌즈에서 나타나는 다양한 현상을 이해한다.

실험 원리
렌즈의 초점거리 f, 상과 렌즈 사이의 거리 v, 물체와 렌즈 사이의 거리 u의 관계를 알아보자. ( 그림 1 참조 ) 렌즈의 초점을 지나는 빛( focal ray )과 중심을 지나는 빛(central ray), 평행하게 입사하는 빛 (parallel ray)에 대해 생각해 보자. 삼각형의 닮음을 이용하면 위의 식으로부터 렌즈의 공식이 다음과 같이 유도된다.

얇은 렌즈 조합
그림 2는 두 개의 얇은 볼록렌즈 의 조합을 보여준다. 렌즈 사이의 거리 d는 두 렌즈의 초점 거리 보다 작다고 가정한다. 이 렌즈계의 결상 과정은 다음과 같다. 먼저 를 무시하고 광선 2와 광선 3을 사용하여 렌즈 에 의한 상을 만든다. 이 광선은 렌즈의 물체 초점 과 상초점 을 지나간다. 물체는 광축과 두 광선을 포함한 평면 내에 있기 때문에 두 광선의 교차점은 상의 꼭대기가 되고 이 점에서 광축에 수직선을 그으면 상의 바닥이 결정된다. 광선 4는 점과 점을 지나도록 그린다. 렌즈 를 다시 넣으면 광선 4는 아무 변화가 없으나 광선 3은 의 상초점 를 향해서 굴절한다. 광선 4와 광선3의 교차점이 최종적인 상이 된다. 이 경우 축소된 도립 실상이 생긴다. 두 렌즈를 더 가까이 접근시키면 을 지난 광선은 때문에 더욱 수렴하거나 () 발산한다.
그림 3은 렌즈 간격이 초점거리 보다 큰 얇은 렌즈의 조합을 보여준다. 과을 지나는 광선 2와 광선3을 이용하여 렌즈 이 만드는 중간상의 위치를 결정한다. 광선 4는 를 지나서 과 에 이르도록 그린다. 광선 3이 를 통하여 굴절하므로 광선 3과 4의 교차점이 최종상의 위치가 된다. 이때 만들어진 상은 실상이며 정립니다. 만일 다른 변수를 고정한 채 의 초점거리를 증가시키면 마찬가지로 상의 크기도 증가한다. 해석적으로 살펴보면 이므로 중간상은 의 오른쪽에 있다.

참고 자료

부산대 물리학과 렌즈의 법칙 실험메뉴얼