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| 소개글 |
렌즈의 초점거리 측정 |
| 요약 |
렌즈의 초점거리 측정
1. 목 적
빛의 굴절을 이용하면 유용한 여러 가지 도구를 만들 수 있으며 그 중에서 많이 쓰이는 것이 렌즈이다. 본 실험에서는 오목 렌즈나 볼록 렌즈의 초점 거리를 결정하고 볼록 렌즈에 의한 상의 배율을 측정한다.
2. 장치 및 기구
광학대(볼록렌즈), 광학대(오목렌즈), 십자슬릿, 볼록렌즈, 오목렌즈, 스크린
3. 이 론
물체와 렌즈에 의해 맺혀진 상의 위치는 다음과 같이 주어진다.
(1-1)
a는 렌즈와 물체간의 거리, b는 렌즈와 상까지의 거리, f는 렌즈의 초점거리이다. 초점거리의 정의는 평행광선이 렌즈를 통과하면 한 점에 모이게 되는데 렌즈와 이 점사이의 거리를 초점거리라 한다.
볼록렌즈의 경우 물체에서 나온 광선이 실제로 한 점에 모이므로 이를 실상이라 하는데 반해, 오목렌즈의 경우 광선들이 한 점에 모이는 것이 아니고 마치 한 점에서 ‘출발한’ 것처럼 보이는데 이러한 상을 허상이라 한다. 광선 공식이 일관성을 갖기 위해 상의 위치 b의 부호는 렌즈의 위치를 기준으로 하여 물체 쪽에 상이 생기면 음수(-)이고 반대쪽에 상이 생기면 양수(+)로 정의 한다.
볼록렌즈의 경우 b>0이고 오목렌즈의 경우 b<0이다. 이렇게 정의하면[식 (1-1)]이 두 경우 모두 성립한다.
렌즈의 배율은 물체의 크기와 상의 크기의 비이다. 렌즈에서 떨어진 거리와 상의 크기는 비례하므로 배율 m을 다음과 같이 정의 할 수 있다.
(1-2)
4. 실험방법
A. 볼록렌즈
(1) 렌즈의 초점거리를 근사적으로 측정한다. 먼 거리에 있는 물체, 즉 실험실 밖의 나무나 건물을 볼록렌즈에 의해 스크린에 상을 맺게 하고 렌즈와 스크린 간의 거리를 측정하면 초점거리의 근사 값을 수할 수 있다. 이유는 [식 (1-1)]에서 a의 값이 충분히 커서 의 값이 0에 수렴하면 의 관계가 성립하고, 렌즈에서 멀리 있는 물체의 상이 생기는 지점까지의 거리가 초점거리 |
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