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소개글

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목차

Ⅰ. 개요

Ⅱ. 빛의 정의

Ⅲ. 빛의 굴절

Ⅳ. 빛의 파동

Ⅴ. 빛의 분산

Ⅵ. 빛과 렌즈

Ⅶ. 빛과 레이저
1. 원리
2. 특성
3. 응용분야

Ⅷ. 빛과 수차

참고문헌

본문내용

예견하는 이론적 가능성을 실현시킨 문명의 이기이다.
1. 원리
원자나 분자에서는 전자의 에너지가 불연속적이고 높은 에너지 상태에 있던 전자는 불안정하기 때문에 빠른 시간 내에 낮은 에너지 상태로 이동하게 되고 이때 에너지 차이가 빛의 형태로 방출된다. 레이져는 어떤 원자에는 이런 높은 에너지 상태의 전자가 비교적 오래 머물러 있을 수 있으며 이런 준안정적인 상태의 전자들이 미약한 빛의 입력에 유도되어 한꺼번에 낯은 에너지 상태로 떨어지면서 강한 빛을 방출한다는 원리를 이용한 광원이다.
2. 특성
레이져의 특성은 여러 가지 파장의 성분이 섞인 것이 아닌 단색광이라는 것과 빛의 퍼짐성이 없고 한 방향으로 나타나는 지향성, 간섭이 가능한 간섭성, 빛을 한곳으로 모으는 집속성 등의 4가지 성질을 띤다.
3. 응용분야
이 레이져는 여러 분야에 응용되고 있는데 과학적 목적으로 핵융합에 사용되고, 의학적으로는 강력한 이산화탄소 레이져가 메스를 대신하고 있다. 메스가 가진 단점을 레이져가 보완한 것이다. 그리고 각막을 레이져로 태워 눈의 초점거리를 조절하는 라식수술에도 이용되고 있다. 선업적 목적으로는 제철소에서 절단의 목적으로 레이져가 사용되곤 한다.
Ⅷ. 빛과 수차
한 점광원에서 나온 광선들이 한 상점에 다 모이지 않을 때에는 상이 흐려지는데, 이 현상을 수차 (aberration) 라고 한다. 축 상의 점광원에서 나온 광선들이 구형표면의 얇은 렌즈를 지나는 것을 보여준다. 축에서 멀리 떨어진 렌즈부분에 입사하는 광선들은 축근처에서보다 훨씬 더 많이 굽어지므로 한 점에 광선들이 다 모이지 않는다. 대신에 원판모양의 상이 생긴다. 이런 종류의 수차를 구면 수차라고 한다. 얇은 렌즈에 의하여 생기는 구면수차에서 가장 적은 수차의 영향을 받을 수 있는 범위는 광선의 수렴이 이루어지는 과정에서 빛다발(light bundle)의 단면이 가장 적은 곳(최소 혼돈원)에서 screen을 세우면 비교적 수차가 적은 상을 얻을 수 있다. 이러한 수차는 렌즈나 거울에 있는 결함 때문이 아니라, 구면에 굴절 및 반사법칙을 적용시킨 결과 생긴다. 구면수차는 렌즈의 가장자리 부분을 가려서, 최소혼돈원의 직경을 줄이면 줄어들지만 동시에 상으로 오는 빛의 양이 줄어든다.
수차의 원인 중에 이제까지 기하광학적 상의 작도법에서 우리는 거의 모든 광선들을 축에 광원이 존재하여 방사된 근축광선이라고 생각하여 sinθ=θ라는 가정을 만들어 빛의 굴절과 반사에 대한 일반적인 식을 유도하여 적용하였다.
에서, θ≪1인 경우에 대한 근사치 cosθ～1, 또는 sinθ～θ을 적용하여서 유도했기 때문에, 근축광선이외의 범위의 영역에서 위의 값이 적용되지 않기 때문에 구면 수차가 발생된다. 따라서 sinθ의 값을 삼차항까지 전개하여, 즉, sinθ=θ- (θ³/ 3! ) 범위의 광선에 대한 Gauss이론을 적용하여 추적된 광경로의 이탈도를 해석적으로 규명하는 이론을 삼차수차이론이라고 한다. 즉, 앞의 해석에서 sin x = x - ( x³/ 3! ) 을 대입하면, 그 결과식이 바로 수차의 삼차이론의 결과를 나타내는 것이다.
참고문헌
강미라 - 초·중·고등학교 물리 교육 과정의 연계성에 관한 연구 : 빛과 파동 영역 중심으로, 인하대학교, 2009
배호정 - 중학생들의 빛의 굴절에 관한 개념 조사, 한국교원대학교, 2003
원창국 - 빛의 종분산에 관한 연구, 안동대학교, 2005
현동걸 - 빛과 렌즈 관련 발명교육 교사 위한 교육자료 개발, 제주대학교 초등교육연구소, 2008
홍경희 - 빛의 과학과 기술, 교육과학사, 2012
황재홍 - 빛과 레이저의 역사와 광생물학과 광물리의 기본원리, 치과계사, 2008

키워드

빛,   굴절,   파동,   분산,   렌즈