[광학실험보고서] 렌즈 실험보고서

1. 실험 목적
볼록, 오목렌즈의 초점거리를 측정하고, 렌즈의 색수차에 대해 이해한다.

2. 실험 원리
○ 렌즈의 법칙
렌즈의 초점거리를 , 물체거리왿� 상거리를 각각 이라 했을 때 렌즈의 법칙은 다음과 같다.
(식 1)

은 다음과 같은 부호규약을 따른다.
(1) 물체가 렌즈의 왼쪽에 있을 때 물체거리()는 양수이고, 이는 실물체이다. 반대로 물체가 렌즈의 오른쪽에 있을 때, 물체거리 는 허물체이고, 음수이다.
(2) 상이 렌즈의 오른쪽에 있을 때 상거리(image distance) v는 양수로, 이는 실상에 대응한
다. 그리고 상이 렌즈의 왼쪽에 있을 때 v는 음수인데, 이는 허상에 대응한다.
(3) 초점거리 f는 볼록렌즈의 경우 양수, 오목렌즈의 경우 음수로 정한다.
볼록렌즈의 경우는 그림은 다음과 같다

<중 략>

7. 과제
(1) 알고 있는 렌즈의 초점거리왿� 측정한 렌즈의 초점거리의 측정 오차는 얼마나 되는가? 오차가 생기는 원인을 설명하라. 또한, 어떻게 하면 오차를 줄일 수 있을까?
+50 볼록렌즈의 측정오차 : 5.215 - 5.000 = 0.215 cm (4.30 %) 괄호 내의 값은 오차율이다.

+100 볼록렌즈의 측정오차 : 10.000 – 9.697 = 0.303cm (3.00 %)
+150 볼록렌즈의 측정오차 : 15.000 – 14.913 cm = 0.087 cm (0.58%)
-200 오목렌즈의 측정오차 : –20.000 - (-20.437) = 0.437 cm (2.29 %)
수차에 의해 오차가 발생한다. 먼저 렌즈의 구면수차의 경우를 살펴보자. (표 3)에서 광축에서 먼 빛( = 30mm)과 광축 근처의 빛( = 10mm)만 보더라도 상 거리의 차이가 적게는 0.5 cm(+50 볼록렌즈), 많게는 1cm 가까이 발생한다. 이 때문에 정확히 한 점에 상이 맺히지 못한다. 하지만 +50의 볼록렌즈의 경우 상 거리의 차이가 0.5cm정도이므로 상이 0.5cm정도 퍼져있다고 생각 할 수 있다.