1. 광학계(광학기기) 이란?
ㅇ 빛을 제어하여, 이미지를 형성하거나, 빛의 에너지 전달을 효율적으로 처리하는 장치로써,
- 크게, 다음 2가지로 구분 가능
2. 광학계의 구분
ㅇ 결상 광학계 : 이미지를 형성하는 데 중점을 둠
- 파면의 일부분을 모으고 변형시켜 물체의 광학적 상(像,image)을 만드는 것
. 이를위해, 광학계 내에는 다양한 곡률을 갖는 여러 반사면과 굴절면이 들어있게 됨
- 특징
. 대부분 구면을 갖음
.. 구면의 곡률이 표면 어디서나 같은 회전 대칭계 임
.. 특히, 회전 대칭계는, 제작이 용이하여 많이 쓰임
. 기하광학으로 설명 가능
.. 광학계의 물리적 크기에 비해 빛 파장이 작으면, 회절 영향이 작아지고,
.. 빛에 대해 근사적으로 기하학적 설명이 가능해짐
. 상이 왜곡되거나 흐려질 수 있음
.. 빛의 회절효과(회절한계) 및 수차의 영향이 대부분임
- 例) 눈,망원경,현미경 등
ㅇ 비 결상 광학계 : 에너지 전달 효율에 초점을 맞춤
- 질 좋은 상(像)을 만드는 것이 아니라, 전력 전달 효율에 관심을 두는 광학계
- 例) 조명 설계, 태양 에너지 수집 등
ㅇ [참고] 무 수차계 (Stigmatic System)
- 점 광원에서 나온 광선다발이 완벽히 한 점으로 모이는 이상적인 광학계
- 이론적으로는 완벽한 결상이 가능하나, 실제로는 제작에 어려움
3. 광학기기의 구분
ㅇ 주요 광학기기 例)
- 눈, 렌즈, 확대경, 망원경, 현미경, 안경, 사진기(카메라), 프로젝터 등
ㅇ 상이 맺히는 곳에 따른 구분
- 눈에 상을 맺게 하는 것 : 망원경, 현미경 등
- 어떤 장치(필름,광센서 등)에 상을 맺게 하는 것 : 필름 카메라, 디지털 카메라 등
ㅇ 구조에 따른 구분
- 반사 광학계 : 거울 등
- 굴절 광학계 : 렌즈,프리즘,안경 등
- 반사 굴절 광학계 : 망원경 등 (반사,굴절 광학계가 결합된 광학계)
4. 광학계의 조작 요소
ㅇ 집속,굴절,분광,편광,광량조절,개구 등 ☞ 광학 소자 참조
- 집속기 (focusing) : (例 : 돋보기)
- 편광기 (Polarizer) : 장치 (例 : 폴라로이드)
- 굴절 소자 (Refraction) : (例 : 렌즈)
- 분광기 (Spectral Apparatus) : (例 : 회절격자,프리즘)
- 단색화 장치 또는 파장 선택기 (Monochromator)
- 광학 필터 (Optical Filter) : (例 : 카메라 필터)
- 조리개 (Stops) : (例 : 눈의 홍채)
- 개구, 열린 구멍 (Aperture) : (例 : 동공)
- 반사 (Relection) : (例 : 거울)
5. 광학계의 점, 거리
ㅇ 광학계의 주요 점
- 초점 : 광학계에서, 입사한 광선들이 모이거나, 또는 발산하는 것처럼 보이는 지점
- 주점 : 렌즈에서 중요한 광학적 기준점
. 광선의 경로를 간단히 설명할 때 기준이 되는 특수한 점
- 절점 : 빛의 경로가 광축상 직선으로 렌즈면과 교차되는 지점
ㅇ 광학계의 주요 거리
- 제1 초점거리 : 제1 초점으로부터 제1 주점까지의 거리
- 제2 초점거리 : 제2 주점으로부터 제2 초점까지의 거리
- 백 포커스 : 렌즈 뒷면에서 촬상면까지의 거리