질문 요약
배율을 왜 35.10처럼 정의하는지 모르겠습니다. 거울의 배율 유도과정과 굴절의 상에서의 배율 유도과정이 다른 이유는 무엇인가요? 렌즈에도 중첩 원리가 성립하는 이유가 있을까요? 그리고 왼쪽에서 나오는 빛이 없는 상황에서 두 번째 굴절면으로 빛이 도달하는 것은 가능한 것인지요? 얇은 렌즈에서는 두 초점의 거리가 항상 같은 건가요? 초점을 지난 광선이 평행 광선이 되는 것은 얇은 렌즈에서만 성립하는 건가요? 이러한 질문들에 대한 답변이 필요합니다.
답변 요약
첫번째 질문에 대한 답은, 광경로를 이용한 정의에 따라서 거리의 비를 이용하여 올바른 배율을 도출할 수 있다는 것이다. 광원과 상의 굴절률이 다르기 때문에 광경로를 이용하여 거리의 비를 구하고, 이를 이용하여 정확한 배율을 얻을 수 있다. 두번째 질문에 대한 답은, 광경로 추적 과정에서 광선의 연장선을 이용하여 가상의 광원을 생각할 수 있고, 광경로에 대한 광원과 상의 일대일 대응을 이용하여 해석할 수 있다. 이를 통해 광경로를 추적하는 과정을 간소화하여 문제를 해결할 수 있다. 세번째 질문에 대한 답은, 허물체 개념은 광경로를 두 번 꺾어서 해석하는 번거로움을 줄이기 위해 도입되었으며, 첫번째 상은 두번째 상에 대한 광원의 역할을 한다. 이를 통해 광경로를 더 효율적으로 분석할 수 있다. 네번째 질문에 대한 답은, 얇은 렌즈의 경우 초점은 광경로를 기준으로 정의되며, 얇은 렌즈의 종류에 따라 입사광의 방향과 관계없이 초점이 동일하다. 이를 통해 얇은 렌즈로 인해 발생하는 광학 현상을 쉽게 이해할 수 있다.
Unsplash 추천 이미지 (키워드 : Magnification, mirror, refraction, superposition principle, left, light, ray, focus, thin lens, optical phenomenon )
일반물리학 - Serway 대학물리학 2 26강 : 배율과 렌즈에 대한 이해
대학물리학의 한 분야인 광학에서 핵심적인 개념 중 하나는 '배율'과 '렌즈'입니다. 배율은 광학 기기를 통해 물체를 관찰할 때 물체의 크기가 얼마나 확대되는지, 혹은 축소되는지를 나타내는 수치를 말하며, 렌즈는 빛의 통과 방향을 바꾸는 광학 기기입니다.
다만, 배율과 렌즈에 대한 개념을 처음 배울 때는 다소 혼란스러울 수 있습니다. 배율을 왜 특정한 방식으로 정의하는지, 렌즈 제작자 공식은 어떻게 유도되는지, 얇은 렌즈에서의 광선추적도는 어떻게 이해해야 하는지 등에 대한 질문들이 많이 나옵니다.
- 배율의 정의
배율은 광경로를 이용한 정의에 따라서 거리의 비를 이용하여 올바른 배율을 도출할 수 있습니다. 광원과 상의 굴절률이 다르기 때문에 광경로를 이용하여 거리의 비를 구하고, 이를 이용하여 정확한 배율을 얻을 수 있습니다.
- 렌즈 제작자 공식의 유도
광경로 추적 과정에서 광선의 연장선을 이용하여 가상의 광원을 생각할 수 있으며, 광경로에 대한 광원과 상의 일대일 대응을 이용하여 해석할 수 있습니다. 이를 통해 광경로를 추적하는 과정을 간소화하여 문제를 해결할 수 있습니다.
- 허물체와 두 번째 굴절면
허물체 개념은 광경로를 두 번 꺾어서 해석하는 번거로움을 줄이기 위해 도입되었으며, 첫번째 상은 두번째 상에 대한 광원의 역할을 합니다. 이를 통해 광경로를 더 효율적으로 분석할 수 있습니다.
- 얇은 렌즈에서의 광선추적도
얇은 렌즈의 경우 초점은 광경로를 기준으로 정의되며, 얇은 렌즈의 종류에 따라 입사광의 방향과 관계없이 초점이 동일합니다. 이를 통해 얇은 렌즈로 인해 발생하는 광학 현상을 쉽게 이해할 수 있습니다.
물리학은 이론을 이해하고, 그 이론을 바탕으로 문제를 해결하는 과학입니다. 배율과 렌즈에 대한 이해는 그 중요한 첫걸음입니다. 계속해서 궁금증을 가지고 학습을 이어가시면, 더욱 깊은 이해와 통찰을 얻을 수 있을 것입니다.
유니스터디 바로가기 : https://www.unistudy.co.kr/megauni.asp
학습Q&A 바로가기 : https://www.unistudy.co.kr/community/qna_list.asp