자유로운 이야기

광학계 특이점 마지막 시리즈로 광심을 살펴보겠다. 광심을 찾기 위한 과정은 간단하다. 앞서 절점에서 봤던 광선을 똑같이 찾는다. (위 그림에서 빨간색 선)그 광선이 광축과 교차하는 점을 찾는다. 그 점이 광심이다.(위 그림에서 점 C) 이미지 출처 - 청주대학교 광공학과, 레이저광정보공학과

주요점 (Principal point, H) 이번 글은 광학계의 특이점 중, 주요점에 대해 서술해보겠다. 렌즈가 하나이든 둘이든 광학계가 구성이 되면, 주요면이란 것이 존재하게 된다. 초점처럼 양측, 2개이다. 제1주요면 : 상 측에서 평행하게 입사한 광선이 굴절되는 것처럼 보이는 면 제2주요면 : 물체 측에서 광축과 평행하게 입사한 광선이 굴절되는 것처럼 보이는 면 여기서 중요한 건 "것처럼 보이는" 이다. 즉, 실제 꺾이는 위치가 아니라는 말이다. 이 꺾이는 면과 광축과의 교점을 주요점이라 한다.제 1주요면과의 교점을 제1주요점 제 2주요면과의 교점을 제2주요점이라고 한다. 출처 : 청주대학교 광공학과

출처 : 청주대학교 광공학과 단위 : D(디옵터, Dioptor, 1/m ; 미터의 역수) 단일면이란, 이상적인 상태에서만 가능하므로, 의미만 조금 해석해 보자. 굴절능이 크다 라는 말의 뜻은 짧은 거리에 초점이 맺힌다는 말과 같으며, '굴절 시키는 능력이 크다', '빛이 더 많이 꺾인다'라고 이해하면 쉬울 것 같다. 굴절능의 단위는 보통 눈에 착용하는 콘택트렌즈의 겉 포장에서 많이 볼 수 있다. 근시 보정은 발산렌즈(r0) 이므로 굴절능 값이 양수이다. 수치가 0에서 멀어질수록 근시 혹은 원시가 심한 것을 의미한다. 대개 음수이기에, 간혹 현장에서 -(마이너스)와 단위를 생략하고 이야기 하기도 한다. 안경 쪽 이야기는 향후 눈에 대해 이야기 할 때 자세히 하겠다.

원본 이미지 출처 : 구글링 빛이 굴절한다는 것은 경험적으로 알고있다. 그러나 체계적으로 확립은 없었다. 정확하지 않은 내용만 전해졌다. 1600년대, 스넬(Snell, 이름이 Snell은 아니었던 것으로 기억한다. 일단은 Snell이라고 기술하겠다.)은 스넬의 법칙(Snell's law)을 확립한다. 굴절의 법칙이라고도 한다. 아래와 같다. 는 입사 매질의 굴절률는 굴절 매질의 굴절률는 입사각는 굴절각 위 그림은 굴절률이 임을 전제하고 표현했다. 자연적으로, 이다. 만약 이라면, 이다. 이 역시도 이상적인 상황에서의 법칙이다. 여러 전제조건이 필요하다. 이를 주의하고 계산하길 바란다. 식을 도출하는 방법은 여러가지가 있다. 일일히 도출하기엔 길어질 것 같다. 오늘은 스넬의 법칙을 알리는 수준에서 끝내겠..

출처 : 금성출판 중고교 시절, 물리시간에 위와 같은 그림을 본 적이 있을 것이다. 위에서 빛은 선, 광선(ray)으로 표현하고 있다. 광선은 빛의 경로를 단순화 시킨 것이다. 바꿔 말하면, 광선은 허구다. (레이저 정도면 쓸 수 있을지도) 단적인 예로 광선과 광선의 교차점을 보면 알 수 있다. 광선이 교차할 때 아무런 변화 없이 직진한다. 그러나 빛이 교차한다면, 서로 영향을 준다. 그렇다면 왜 광선을 사용하는 것일까? 위와 같이 이해하기 쉬우려고 사용하는 것이다. 시각적으로 깔끔하다. 필요에 따라 광선을 많이 쓸 수도 있는 등 여러 장점이 있다. 그러나 '가상'이라는 점을 잊어서는 안된다.

사진출처 : zum 비가 온 뒤, 무지개는 한 번 쯤은 봤을 것이다. 무지개는 빨간색부터 보라색까지의 색을 가진다. 왜, 어떻게 생기는지 미지의 영역이었다. 그런데 뉴턴이 그 해답을 찾았다. 17세기 뉴턴은 프리즘을 이용해서 햇빛을 비춰보았다.(망원경의 개량때문에 했던 실험이라고 한다. 이런 일화들은 팩트인지 아닌지 모른다만, 망원경 개량에 큰 역할을 했다는 것은 확실하다.) 햇빛의 백색은 무지개 색들(다른 단색광들)의 혼합물임을 알게되었다. 당시, 색이란 '백색에서 변하는 것'이 정설이었다. 때문에 뉴턴의 프리즘 실험은 큰 의미를 가졌다. 뉴턴은 빨강색 주황색 노란색 초록색... 그 색의 배열을 스펙트럼이라고 이름 붙였다. 라틴어로 유령을 뜻한다고 한다. 사진 출처 : EBS (덧붙이자면, 뉴턴은 프리..

굴절률, 다 그렇지만 이야기하자면 끝이 없다. 필자의 능력 밖의 이야기까지 해야 할지도 모른다. 이 블로그를 광학도를 대상으로 쓸 것인지, 불특정 다수를 대상으로 쓸 것인지 갈피를 잡지 못하고 있다. 이 점을 양해를 바란다. 일단은 불특정 다수를 대상으로 쓰려고 노력해보겠다.사진 출처 : 지학사 앞선 포스팅에서 굴절률을 잠깐 언급했다. 빛의 속력이 조금 느려지는 것과 굴절률이 무슨 상관이 있을까? '굴절률'이란 단어부터 뜯어보자. 한글의 단어는 대부분 한자로 이루어져 있다. 때문에 이 과정이 중요하다고 생각한다. 먼저, 굴절-률(屈折-率)로 나눌 수 있다. 굴절은 굽어지고 꺾어진다는 말이다. 우리는 굴절을 경험적으로 알고 있다. 우리 주변에 있는 '물', 물속에 어떤 물체가 있다. 그것을 집으려고 곧장 ..

사진 출처 : sbs 요즘 이런 말이 유행한다. “빛의 속도로 ~한다.” 아주 빠름을 과장해서 표현한 말이다. 그렇다. 이 세상에 빛보다 빠른 것은 없다. (사실 빛의 '속력'이라고해야 정확하지 않은가 싶다. 속도와 속력은 분명 다르다. 속도와 속력의 혼동은 한자, 번역 등의 산물이 아닐까? 이하로는 속편히 광속이라고 쓰겠다.) 광속은 약 300,000,000 m/s이다. 정확하게는 299,792,458 m/s 이다. 자연상수로서, c라고 표현한다. 우리가 익히 알고 있는 식, 의 c도 광속이다. 빛은 워낙 빨라, 고대에는 광속이 무한하다고 생각했다. 과학이 발전하면서 어렴풋이 '광속은 유한하다'는 사실을 깨달았고, 1600년대, 광속을 측정하려던 사람이 있었다. 바로 갈릴레이이다. '산의 봉우리와 다른..