무엇을 찾고 있습니까?
어린이를 위한 광학
오목 렌즈와 볼록 렌즈
렌즈란 무엇인가요?
렌즈는 유용한 방식으로 빛을 굴절시킵니다. 빛을 제어하는 대부분의 장치에는 하나 이상의 렌즈가 포함되어 있습니다. 일부는 거울만 사용하는데, 거울은 렌즈가 할 수 있는 대부분의 동일한 기능을 수행할 수 있습니다.
두 가지 기본적인 단순 렌즈 유형이 있습니다
볼록 렌즈
볼록 렌즈 또는 양의 렌즈는 빛을 수렴시키거나 초점을 맞추어 상을 형성할 수 있습니다.
오목 렌즈
오목 렌즈 또는 음의 렌즈는 광선을 발산시킵니다(퍼뜨립니다).
다양한 렌즈 형태를 조합할 수도 있습니다
일반적으로 빛은 어떤 것에 의해 굴절되기 전까지는 완벽하게 직진합니다. 이러한 빛의 직진 경로를 광선이라고 합니다. 여러 개의 볼록 렌즈나 오목 렌즈를 조합하면 빛의 경로를 구부릴 수 있습니다.
그림 1. 여러 개의 볼록 렌즈나 오목 렌즈를 조합할 때 빛의 경로에 어떤 변화가 생기는지 확인하십시오.
단순 렌즈 또는 복합 렌즈?
단순 렌즈는 매우 선명한 이미지를 형성할 수 없으므로, 렌즈 설계자나 광학 엔지니어는 단순한 유형을 조합하여 더 잘 작동하는 복합 렌즈를 만드는 방법을 찾아냅니다. 이러한 작업에는 수십억 번의 계산이 필요할 수 있기 때문에, 우리는 특수 컴퓨터 프로그램을 사용하여 이를 수행합니다.
다양한 장치에는 다양한 유형의 렌즈가 사용됩니다. 몇 가지 예시를 보려면 화살표를 클릭하십시오.
휴대폰
이 장치는 다음을 사용합니다...
카메라
이 장치는 다음을 사용합니다...
화성 탐사 로버
이 장치는 다음을 사용합니다...
출처: https://www.jpl.nasa.gov/edu/resources/teachable-moment/meet-perseverance-nasas-newest-mars-rover/
돋보기: 단순 광학 장치
이 다이어그램은 돋보기가 광선을 구부려 사물을 실제보다 더 크게 보이게 하는 방법을 보여줍니다. 많은 광학 장치는 빛을 구부려 눈과 뇌를 속여 빛이 다른 (일반적으로 더 크거나 더 가까운) 물체에서 나온 것처럼 보이게 하는 동일한 기본 원리를 사용합니다.
Molecular Expressions 웹사이트에서 간단한 확대의 멋진 시연을 확인하십시오(새 창에서 열리며 Java 플러그인이 필요합니다). 돋보기를 위아래로 움직여 이미지가 어떻게 변하는지 볼 수 있습니다.
퀴즈를 풀어보세요!
렌즈는 어디에나 있으며 각자의 목적이 있습니다. 다음 용도에 어떤 렌즈가 사용되는지 맞춰보십시오...
1. 화면에 큰 그림을 표시하는 데 사용되는 것은?
2. 멀리 있는 것을 보는 데 사용되는 것은?
3. 아주 작은 것을 보는 데 사용되는 것은?
4. 어둠 속에서 보는 데 사용되는 것은?
5. 나중에 볼 수 있도록 사물의 이미지를 캡처하는 데 사용되는 것은?
6. 시력 교정에 사용되는 것은?
A) 망원경
D) 프로젝터
B) 야간 투시경
E) 안경
C) 카메라
F) 현미경
1. D
2. A
3. F
4. B
5. C
6. E
천문학 및 우주 탐사의 광학
광학은 천문학과 우주 탐사에 있어 오랜 역사를 가지고 있습니다. 갈릴레오(1564~1642)는 작은 망원경을 사용하여 달과 밤하늘의 다른 물체를 관찰하고 그 관측 결과를 보고한 최초의 인물 중 한 명입니다.
그는 다음을 발견했습니다...
- 달에 산과 같은 지형이 있다는 것
- 목성에도 위성이 있다는 사실
- 태양의 흑점이라고 불리는 어두운 영역
- 행성은 비교적 가깝기 때문에 망원경에서 작은 원반으로 보이는 반면, 별은 너무 멀리 떨어져 있기 때문에 항상 점처럼 보인다는 사실.
더 나은 지상 기반 망원경과 분광계와 같은 특수 광학 기기를 통해 사람들은 우주의 많은 비밀을 발견할 수 있었습니다. 오늘날에도 우리는 지상 기반 망원경과 과학 광학 기기를 계속 사용하고 개선하고 있습니다.
1957년 이래로 광학은 로켓과 위성을 추적하는 데 사용되는 지상 기반 망원경을 시작으로 우주 시대의 중요한 부분이었습니다. 곧이어 과학자들은 카메라, 망원경 및 기타 광학 기기를 탑재한 지구 위성을 개발했으며, 이 중 상당수는 지구를 다시 관찰하고 더 많은 위성은 별과 행성을 관찰하는 데 사용되었습니다. 얼마 지나지 않아 미국과 당시 소련은 지구 궤도를 벗어나 달, 금성, 화성, 그리고 결국 명왕성까지 방문하기 위해 우주선을 보내기 시작했습니다. 2015년 NASA의 뉴 호라이즌스 탐사선은 명왕성과 그 위성들을 근접 비행한 최초의 우주선이었습니다.
The 허블 우주 망원경은 아마도 가장 유명한 우주 기반 광학 시스템일 것입니다. Optical Research Associates(ORA, 현재 키사이트의 일부)의 여러 엔지니어는 실제로 수리 광학 장치의 설계 및 기타 측면을 담당했습니다. ORA는 이 작업과 기타 우주 관련 작업으로 NASA 공공 서비스 그룹 공로상을 수상하기도 했습니다. 허블 망원경의 작동 방식에 대해 자세히 알아보려면 이 웹사이트를 참조하십시오.
NASA는 2021년에 또 다른 망원경인 제임스 웹 우주 망원경을 발사했습니다. 이 망원경은 태양을 공전하며 이전 어떤 장비도 할 수 없었던 방식으로 초기 우주의 희미한 은하를 탐지하고 연구할 수 있습니다. 우리 은하에서는 육안으로 불투명한 성운의 먼지와 가스를 뚫고 외계 행성의 대기를 탐사할 수 있습니다.
다른 행성에 대해 배우는 데 관심이 있다면, 아마도 화성 탐사 로버를 통해 더 많은 것을 알게 될 것입니다. 키사이트 광학 엔지니어링 팀이 2021년 2월 화성에 착륙한 화성 퍼서비어런스 로버의 Mastcam-Z 줌 렌즈를 설계했다는 사실에 자부심을 느낍니다. Mastcam-Z 장비는 로버의 마스트에 장착된 과학적 "눈" 역할을 합니다. Mastcam-Z의 "Z"는 "줌(zoom)"을 의미합니다. 이는 우주 탐사 역사에 있어 중요한 이정표를 나타냅니다. 심우주 장비에 포함된 최초의 줌 렌즈 시스템이기 때문입니다.
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