Lens의 초점 거리 측정
241Page, E실(7층)
목 적
얇은 볼록렌즈와 오목렌즈의 초점 거리를 측정한다.
실 험 기 구
얇은 오목렌즈
얇은 볼록렌즈 스크린 광원(백열전구) 광학대
십자판, T자형 보조봉
Chosun University, Park so hee
원리 및 이론-Ⅰ
f f
a b
O A`
B`
A B
F
1F
1물체와 렌즈에 의해 맺혀진 상의 위치는 렌즈 공식에 의하여 다음과 같이 주어진다.
초점거리의 정의
- 평행광선이 렌즈를 통과하여 한 점에 모이게 될 때 렌즈와 이 점 사이의 거리f b
a
1 1
1 a : 물체와 렌즈간의 거리,
b
: 렌즈와 상까지의 거리,
f
: 렌즈의 초점거리
a > 0 : 물체까지의 거리로 항상 성립 b = 0 : 상까지의 거리
b > 0 : 실상 , b < 0 : 허상
f > 0 : 볼록렌즈, f < 0 : 오목렌즈
Chosun University, Park so hee
원리 및 이론- Ⅱ
광축과 평행광선(x)은 반대편 초점 F2를 지나고, 렌즈의 중심을 통과한 광선(z)는 굴 절 없이 직진하며, 물체 쪽 초점 F1을 지난 광선(y)은 렌즈를 통과 후 광축과 평행하 게 진행한다. 이 세 광선 중 두 개만 있어도 상의 위치를 결정할 수 있다.
f f
a b
O A`
B`
A B
F
1F
2x
y z
초점거리( f )는 광이 진행하는 방향을 기준으로
물체가 렌즈의 왼쪽에 있으면 “+”, 오른쪽에 있으면 “-”
상이 렌즈의 오른쪽에 생기면 “+”, 왼쪽에 생기면 “-”
볼록렌즈이면 “+”, 오목렌즈이면 “-”
Chosun University, Park so hee
원리 및 이론- Ⅱ
A는 물점, O는 얇은 볼록렌즈로 하면, B는 A의 실상점에서 그 위치를 결정할 수 있다. A와 O는 그대로 두고, OB사이에 얇은 오목렌즈 O′를 놓을 때는 실상점 B의 위치는 B′에 이동한다.
O′B=a ′, O ′B′= b ′로 하고 오목렌즈의 초점거리를 f ′로 하면
[얇은 오목렌즈의 초점거리 측정]
B
B′
Chosun University, Park so hee
' '
'
1 1
1
f b
a
원리 및 이론- Ⅲ
오목렌즈
투영된 상은 언제나 허상이고, 물체와 같은 모양으로 서있고, 또한 실물보다 작게 보인다.
물체가 렌즈의 초점 안에 있을 경우 물체는 실물보다 확대되어 보인다.
그리고 항상 똑바로 서있다.
물체가 렌즈의 초점 밖에 있을 경우 렌즈와의 거리에 따라 확대되거나 축소되어 보인다.
그리고 항상 뒤집혀 있다.
볼록렌즈
Chosun University, Park so hee
실험방법-Ⅰ
[얇은 볼록렌즈의 초점거리 실험장치 배열]
A. 볼록렌즈
Chosun University, Park so hee
1) 광학대의 양끝에 스크린과 십자판을 두고, 물체의 뒤편에서 스크린을 향하여 백열등으로 비춘다.
2) 물체와 스크린을 고정시킨다. (이 때, 물체와 스크린까지의 거리는 렌즈의 초점거리의 약 5배 정도가 좋다. )
3) 물체와 렌즈, 스크린 등의 중심이 일직선상에 있도록 하고, 광 축에 수직하도록 하라.
4) 렌즈를 물체 가까이에 놓고 스크린에 확대된 상을 관찰하면서 렌즈를 좌우로 조금씩 움직여 스크린에 가장 선명한 상이 나타나도록 렌즈를 조정한다.
5) 렌즈를 스크린 가까이 움직여 축소된 선명한 상이 스크린에 나타나도록 하여 렌즈로부터 물체와의 거리(a)와 렌즈로부터 스크린까지의 거리(b)를 측정하여 기록한다.
6) 렌즈공식을 이용하여 초점거리를 구한다.
실험방법-Ⅱ
[얇은 오목렌즈의 초점거리 실험장치 배열]
Chosun University, Park so hee
B. 오목렌즈
(1) 실험 A에서와 같이 볼록렌즈를 두고 스크린에 선명한 상이 맺히게 한다.
이때, 스크린을 뒤로 움직일 수 있도록 공간을 둔다.
(2) 렌즈와 스크린의 위치를 측정한다.
(3) 볼록렌즈와 스크린 사이에 오목렌즈를 둔다. 오목렌즈의 발산하는 성질 때문에 볼록렌즈 의 상보다 먼 곳에 상이 생기게 된다.
(4) 스크린을 움직여서 선명한 상이 맺히게 거리를 조정하고, 오목렌즈와 스크린의 위치를 측정한다.
(5) 그림과 같이 a′과 b ′를 계산하여 식 (1)로부터 오목렌즈의 초점거리를 구한다.
측정치
횟 수 a b f 횟 수 a′ b′ f′
1 2 3
평균: 평균:
f b
a
1 1
1
[ 계산 및 결론 ]
Chosun University, Park so hee f
b a
1 1
1
'
'
다음주 예고
“Melde 장치에 의한 전기음차의 진동수 측정”(183page) -체대 6층 A실
Chosun University, Park so hee
Report – 원리 및 이론
초점거리의 정의 - 평행광선이 렌즈를 통과하여 한 점에 모이게 될 때 렌즈와 이 점 사이의 거리
f b
a
1 1
1
a : 물체와 렌즈간의 거리, b : 렌즈와 상까지의 거리, f : 볼록렌즈의 초점거리Chosun University, Park so hee '
1 '
1 ' 1
b a
f
- 얇은 볼록렌즈의 초점거리 :
- 얇은 오목렌즈의 초점거리 :
a : 볼록렌즈에서 실상점 B까지의 거리, b : 볼록렌즈와 실상점 B사이에 오목렌즈를 놓았을 때 상 B’까지의 거리,
f’: 오목렌즈의 초점거리
