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렌즈[Lens]의 초점 거리 측정(measurement)

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작성일17-12-07 18:06

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레포트/공학기술

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설명

렌즈(Lens)의 초점 거리 측정 실험 보고서
볼록 렌즈의 초점 거리를 결정하고 볼록 렌즈에 의한 상의 배율을 측정한다.

I. Introduction and Motivation(서론)

볼록렌즈와 오목렌즈의 초점 거리를 측정한다.

II. Fundamental Theory(배경theory(이론))

물체의 렌즈에 의해 맺혀진 상의 위치는 렌즈 formula에 의하여 다음과 같이 주어진다.
여기서 a는 물체와 렌즈간의 거리, b는 렌즈와 상까지의 거리, f는 렌즈의 초점 거리이다. b가 양의 값이면 상은 실상이고 스크린에 상이 맺힌다. b가 음의 값이면 상은 허상이고, 렌즈를 통과한 빛은 발산하게 되고 눈으로 이 빛을 보았을 때 렌즈의 뒤쪽에 있는 상을 볼 수 있따
광축과 평행한 광선이 렌즈를 통과하여 광축과 한 점에서 만날 때 이점을 주초점이라 하고 렌즈의 중심으로부터 주초점까지의 거리를 초점거리라고 한다. 볼록렌즈의 초점 거리는 양의 값이고 오목렌즈는 음의 값을 갖는다.
렌즈에 ...

렌즈(Lens)의 초점 거리 측정 실험 보고서




볼록 렌즈의 초점 거리를 결정하고 볼록 렌즈에 의한 상의 배율을 측정한다.

I. Introduction and Motivation(서론)

볼록렌즈와 오목렌즈의 초점 거리를 측정한다.

II. Fundamental Theory(배경theory(이론))

물체의 렌즈에 의해 맺혀진 상의 위치는 렌즈 formula에 의하여 다음과 같이 주어진다.


여기서 a는 물체와 렌즈간의 거리, b는 렌즈와 상까지의 거리, f는 렌즈의 초점 거리이다. b가 양의 값이면 상은 실상이고 스크린에 상이 맺힌다. b가 음의 값이면 상은 허상이고, 렌즈를 통과한 빛은 발산하게 되고 눈으로 이 빛을 보았을 때 렌즈의 뒤쪽에 있는 상을 볼 수 있따
광축과 평행한 광선이 렌즈를 통과하여 광축과 한 점에서 만날 때 이점을 주초점이라 하고 렌즈의 중심으로부터 주초점까지의 거리를 초점거리라고 한다. 볼록렌즈의 초점 거리는 양의 값이고 오목렌즈는 음의 값을 갖는다.
렌즈에 형성된 상의 길이 와 물체의 길이 의 비로 definition 된다된다. 이것은 또한 상의 거리와 물체의 거리의 비와 같다. 즉,


[그림 볼록렌즈의 의한 상]



[그림 오목렌즈의 의한 상]


III. Experimental (실험장치의 구성 및 실험조건)

1. 실험 기구 : 얇은 렌즈(오목렌즈와 볼록렌즈), 광학대, 스크린, 화살표 모양의 물체, 렌즈받침대, 광원
2. 실험방법

? 볼록렌즈
※ 볼록렌즈의 초점 거리 측정방법에는 평행광선법과 부합방법이 있따
(1) 렌즈의 초점 거리를 근사적으로 측정하라. 2m 쯤(1m 이상) 떨어진 광원 뒤에 볼록렌즈를 두고 스크린에 상을 맺게 한 다음 렌즈와 스크린까지의 거리를 측정하면 초점의 거리의 근사값을 구할 수 있따
(2) 광학대의 좌측 끝에 광원을 두고 전원을 켠다.(광원 앞에 화살표 표시가 된 물체를 둘 수 있따) 모양의 물체를 두고, 물체의 뒤편에서 스크린을 광학대의 우측…(drop) 끝에 스크린을 둔다. 그 둘 사이에 볼록렌즈를 광원에 가깝게 위치시킨다.
(3) 스크린 위에 선명한 상이 생기도록 렌즈 와 스크린 를 잘 조절한다.
(4) 렌즈로부터 물체와의 거리()와 스크린까지의 거리()를 측정하여 기록한다. 또한, 물체의 크기와 상의 크기를 측정하여라.
(5) 위의 과정 (3) ~ (6)을 5회 이상 반복하여 측정한다.
(6) 렌즈formula(식(1))을 이용하여 초점 거리를 구하여라.


[그림 볼록렌즈의 초점 거리 측정]


? 오목렌즈
※ 오목렌즈 그 자체는 빛을 발산시키기 때문에 실상을 만들 수 없다. 따라서, 앞의 실험에서 사용한 볼록렌즈를 함께 사용하여 초점 거리를 측정한다.
(1) 실험에서와 같이 볼록렌즈를 두고 스크린에 선명한 상이 맺히게 한다. 이 때 스크린을 뒤로 움직일 수 있도록 공간을 둔다.
(2) 렌즈와 스크린의 위치를 측정한다.
(3) 볼록렌즈와 스크린 사이에 오목렌즈를 둔다. 오목렌즈의 발산하는 성질 때문에 볼록렌즈에 의해서 생긴 상보다 먼 곳에 상이 생기게 된다된다.
(4) 스크린을 움직여서 선명한 상이 맺히게 거리를 조정하고, 오목렌즈와 스크린의 위치를 측정한다.
(5) 그림 와 같이 와 를 계산하여 식 (1)로부터 오목렌즈의 초점 거리()를 구한다. (여기서 의 값은 - 부호가 된다된다. 왜냐하면 볼록렌즈의 경우 빛이 좌에서 우로 진행한 것과 반대로, 오목렌즈의 경우는 상 이 오목렌즈 쪽으로 즉, 우측에서 좌측으로 빛이 진행하는 것처럼 생각하기 때문이다.)

[그림 가상 물체에 의한 오목렌즈의 초점 거리 측정]






3. 실험장치의 구성


[그림 실험 장치 구성 사진]


IV. Results and Discussion (결과 및 고찰)

(1) 볼록렌즈






1
7.9cm
29.8cm
3.77cm
6.25cm
2
8.2cm
26.8cm
3.26cm
6.66cm
3
8.0cm
24.2cm
3.

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