[부산대 광학실험] 렌 즈 A+

목차

1. 실험 목적

2. 실험 이론

3. 실험 장치

4. 실험방법
1) 볼록렌즈의 초점거리 결정 - 렌즈의 법칙 이용 (그림 1 참조)
2) 오목렌즈의 초점거리 결정
3) 구면 수차
4) 색수차

5. 측정값
1) 볼록렌즈의 초점거리 결정 - 렌즈의 법칙 이용
2) 오목렌즈의 초점거리 결정
3) 구면 수차
4) 색수차

6. 실험 결과
1) 볼록렌즈의 초점거리 결정
2) 오목렌즈의 초점거리 결정
3) 구면 수차
4) 색수차

7. 결과에 대한 논의

8. 결 론

본문내용

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

2. 이론

# 렌즈의 법칙을 직접 이용하여 볼록렌즈의 초점거리 측정
렌즈의 상맺음 공식은 다음과 같다. [광학 교과서 (Pedrotti) 참조]
1/f = 1/u + 1/v (1)
사용된 변수들의 부호규약은 다음과 같다. 빛은 왼쪽에서 오른쪽으로 진행한다고 가정한다.
1. 물체가 렌즈의 왼쪽에 있을 때 물체거리(object distance) u는 양수인데, 이는 실물체에 대응한다. 그리고 물체가 렌즈의 오른쪽에 있을 때 s는 음수로서 허물체에 대응한다.
2. 상이 렌즈의 오른쪽에 있을 때 상거리(image distance) v는 양수로, 이는 실상에 대응한다. 그리고 상이 렌즈의 왼쪽에 있을 때 v는 음수인데, 이는 허상에 대응한다.
3. 초점거리 f는 볼록렌즈의 경우 양수, 오목렌즈의 경우 음수로 정한다.

그림 1은 이 식에 근거한 상의 작도법을 보여준다.

# 켤레 상 맺음을 이용하여 볼록렌즈의 초점거리 측정 (Method of Conjugates)
위 그림1에서 물체와 상 사이의 거리를 S 라고 두고 고정시킨다.(S=u+v) 그 후 렌즈를 옆으로 움직여 스크린에 다시 상이 맺히게 만든다. 그리고 렌즈가 움직인 거리를 D 라고하면 다음과 같은 식이 유도 된다.
f= (S^2-D^2)/4S (v>f, u>f) (2)

# Auto-collimation법을 사용한 볼록렌즈의 초점거리 측정
그림 2와 같이 렌즈에 입사하는 모든 평행광선의 다발들은 초평면 위의 한 점에서 모인다. 위와 같은 볼록렌즈의 특성을 이용하여 쉽고 비교적 정확하게 볼록렌즈의 초점거리를 측정할 수 있다.

참고 자료

광학교과서_‘Introduction to Optics’_ 3rd-ed_ F. L. Pedrotti, L. M. Pedrotti, and L. S. Pedrotti