Paraxial Optics, Gaussian Optics, First Order Optics   근축 광학, Gauss 광학, 가우스 광학, 1차 광학

(2020-09-23)

Paraxial Region, 근축 영역, Paraxial Ray, 근축 광선

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1. 근축(Paraxial) 이란?

  ㅇ 근축 영역 (Paraxial Region)
     - 광축 근처의 매우 좁은 영역
        . 광축으로부터 광선이 떨어지는 거리가 거의 0 인 영역

     - 근축광학적 근사 영역
        . 이 영역은 매우 좁기 때문에, 광선 각도사인함수탄젠트 값을 각도근사시킴
        . 즉, θ가 매우 작으면, sin θ ≒ θ, tan θ ≒ θ

     - 근축광학은 매우 훌륭한 근사
        . 양질의 광학계에 의해 나타나는 광선 대부분이 근축 상점(Image Point)에 가까우므로,
        . 이 영역은 훌륭한 근사가 될 수 있음

  ㅇ 근축 광선 (Paraxial Ray)
     - 광축에 대해 매우 작은 각도로 입사하는 광선


2. 근축 광학 (Paraxial Optics)

  ㅇ 한 점에서 나온 광선이 완전히 한 점에 모이는 현상을 다룸 
     - 수차(이상적인 경로로부터 이탈하는 정도) 없이 취급하는 광학

  ㅇ 광축 근처의 매우 좁은 영역에서 과감한 근사를 취함
     - 두꺼운 렌즈나 복합 렌즈(여러 렌즈를 결합)의 경우에는 부정확

  ㅇ 일명, `회전대칭성 광학계`, `Gauss 광학`, `1차 광학` 이라고도 불리움


3. 근축 광학에서의 관계식

  ㅇ 근축 광학에서는, 스넬의 법칙파장,속도 등과의 관계식을 다음 처럼 표현 가능 함
       
[# n_1 \sin \theta_1 = n_2 \sin \theta_2 \implies n_1 \theta_1 = n_2 \theta_2 #]
[# \frac{n_2}{n_1} = \frac{\sin \theta_1}{\sin \theta_2} \implies \frac{n_2}{n_1} = \frac{\theta_1}{\theta_2} = \frac{\lambda_1}{\lambda_2} = \frac{v_1}{v_2} #]
ㅇ 또한, 각도(입사각,굴절각)가 매우 작으므로,
[# \frac{\tan \theta_1}{\tan \theta_2} = \frac{\sin \theta_1}{\sin \theta_2} = \frac{\theta_1}{\theta_2}#]


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