(A+) 광학실험 실험보고서 - 렌즈

목차

1.실험 목적
2.실험 원리
3.실험 장비
4.실험 방법
5.측정값
6.실험 결과 및 분석
7.결론 및 검토
8.참고문헌

본문내용

실험 목적
렌즈들의 초점거리를 이해한다.
다양한 수차의 종류를 이해하고 측정한다.
실험 원리
렌즈 제작자 식과 부호 규약
렌즈라 함은 중심축을 공유하는 두 굴절 구면을 갖는 투명한 물체를 칭한다. 공기 중으로부터 진행한 광선은 공기와 렌즈의 계면에서 굴절하고, 렌즈 내부를 전파한 뒤 다시 렌즈와 공기의 계면에서 굴절해 나간다. 광선이 입사, 굴절, 투과하는 매질을 각각 매질 1, 렌즈, 매질 3이라 할 때, 렌즈로 전파하는 광선에 대해 아래의 식이 성립한다. (f = 렌즈의 초점거리, n_2 = 렌즈 굴절률, n_1 = 매질 굴절률, R_1,R_2 = 렌즈 곡률 반지름: 좌, 우 방향. 단, 매질 1=매질 3, n_2≠n_1)
1/f=(n_2-n_1)/n_1 (1/R_1 -1/R_2 )
위 식을 렌즈 제작자 식이라 칭하며, 이는 충분히 얇아 두께를 무시할 수 있는 렌즈에 적용된다. 렌즈 곡률 반지름의 부호는 “부호 규약”이라 정의하며, 아래 <그림 1>과 같다.

<그림 1>, 렌즈의 부호 규약.
매질은 보통 공기이므로 n_1=1 로 근사하면 렌즈 제작자 식은 아래와 같이 단순화할 수 있다.
1/f=1/s+1/s'
광선이 좌에서 우로 진행할 때를 기준으로, 볼록렌즈의 초점거리는 양수, 오목렌즈는 음수로 정의할 때, 물체와 상의 위치에 따른 부호와 명칭은 아래 <표 1>과 같다.
물체 / 상의 위치 s의 부호 및 명칭 s’의 부호 및 명칭
렌즈의 왼쪽 양수, 실물체 음수, 허상
렌즈의 오른쪽 음수, 허물체 양수, 실상
<표 1>, 물체와 상의 위치에 따른 부호 규약.
볼록 렌즈의 초점거리

<그림 2>, 물체가 볼록 렌즈를 통해 결상될 때의 광로도.
위 <그림 2>와 같이 물체, 볼록 렌즈, 스크린을 정렬했을 때, 선명한 상을 관찰할 수 있는 위치에서 s, s’를 측정하면 렌즈 제작자 식을 이용해 렌즈의 초점거리를 구할 수 있다.

참고자료

· 부산대학교 물리학과, 광학실험매뉴얼, 렌즈.pdf