눈의구조, 현미경, 돋보기, 접안렌즈

목차

1. 눈의구조(눈의구조 설명 및 실험)

2. 돋보기(돋보기설명, 이론, 실험방법, 실험결과)

3. 접안렌즈(접안렌즈 이론, 실험방법, 결과)

4. 현미경의 원리(이론, 실험방법, 결론)

5. 결과

6. 검토사항

본문내용

20
75
88.5
100
0
25
75
86
100
0
30
75
84
100
0
35
75
82
100
0
40
75
78
100
광원
물체Q
각막
수정체
근점
0.0
49.0
74.5
89.0
25.5
<돋보기>
광원
줄맞춤렌즈
Q물체
돋보기(+50)
돋보기(+100)
스크린
배율
(+50)
배율
(+100)
0
15
50
58
61.5
100
5.4
3.3
0
15
55
62
65.7
100
5.6
3.2
0
15
60
66.5
69
100
5.1
3.4
0
15
65
70
74
100
6
2.9
0
15
70
74
78
100
6.5
2.8
돋보기배율계산
배율 = (스크린 - 돋보기 ) / ( 돋보기 - Q물체 )
-광원과 줄맞춤렌즈, 스크린을 고정시키고 Q물체를 뒤로 움직이면서 돋보기에 가장 선명한 상이 맺힐때를 기록한다.
<접안렌즈>
호이겐스 접안렌즈광원
물체
물체렌즈
눈금자
시야렌즈
대안렌즈
0
15
42
74.3
76.5
83.5
0
15
42
74.3
제거
83.8
람스던 접안렌즈
광원
물체
물체렌즈
눈금자
시야렌즈
대안렌즈
0
15
42
74.3
76.5
83.5
0
15
42
74.3
제거
83.8
- 시야렌즈를 제거시 대안렌즈만 움직여 초점을 정한다.
<현미경>
광원
물체Q
대물렌즈
접안렌즈
스크린
배율
눈금자
시야
렌즈
대안
렌즈
0
15
35
91
93
99.9
7.865
0
15
제거후
91
93
103.0
126.7
0
15
43
83
85
88.5
6.493
0
15
제거후
83
85
89.9
118.0
현미경배율계산
대물렌즈 배율m==-
f=8.9
S'=상-대물렌즈=56
S=대물렌즈-물체Q=20
따라서 현미경 배율계산
M===7.865
검토 및 토의
광학기기 특성실험으로 눈의 구조, 돋보기, 접안렌즈, 현미경의 구조와 동작 원리를 이해하는 실험이었습니다.
첫 번째 눈의 구조실험으로 사람을 볼때 변화하는 수정체의 곡률반지름을 대신해 수정체렌즈와 각막렌즈의 간격을 조절하여 초점거리를 변화시키고 사람이 물체를 판단할 수 있는 최소거리, 근점을 찾는 실험이었습니다. 일반적인 사람의 근점은 25cm이고 실험값으론 25.5cm임을 측정 할 수 있었습니다.
광원
물체Q
각막
수정체
근점
0.0
49.0
74.5
89.0
25.5
근점일때 수정체의 모양이 거의 원형에 가깝고 초점거리가 짧습니다.
두 번째, 돋보기 실험은 우리들이 흔히 접할 수 있는 돋보기의 원리를 이해하고, 실험을 통해 배율을 측정할 수 있었다.
돋보기는 확대경이라고도 불리며, 육안으로는 자세히 볼 수 없는 물체의 미세한 부분을 확대하여 관찰하기 위한 볼록렌즈이다. 이 렌즈를 통해 우리가 커다란 상을 관찰하게 되는데 그 상은 실상이 아닌 허상임을 알수 있었다. 이 허상은 실상 뒤쪽에 생기게 되고, 렌즈의 초점거리와 가까워 질수록 상은 더욱 커지게 된다.
맨눈으로 물체를 가장 크게 볼 수 있는 거리를 눈의 근점이라고 하는데, 정상시력을 가지고 있는 사람들의 평균 25cm 떨어진 지점을 말한다. 여기서 상이 25cm 떨어진 위치에 잡히면 우리가 가장 크게 볼수 있다는 것도 알 수 있다.
돋보기의 배율 계산은
이론값 : m = 25/f (상이 무한대 일 경우)
m = 25/f + 1 (상이 25cm에 위치할 경우)
실험값 : m = (스크린-돋보기)/(돋보기-Q물체)
로 하면 된다.
+50 돋보기의 실험값은 5.72 , +100 돋보기의 실험값은 3.12 의 배율을 나타내었다 이론값인은 각각 5~6, 2.5~3.5 로 약간의 오차는 있었지만 비슷하게 나온 것 같다. 여기서 초점거리가 작을수록 배율은 더 커지고 상의 크기도 커짐을 +50 돋보기와 +100 돋보기를 통해 알수 있었다.
실험시, +50의 렌즈가 상대적으로 작기 때문에 광원을 제대로 맺히게 하기가 힘들다. 이때 렌즈 잡게로 밑을 두겹으로 고정시켜서 하게 되면, 빛이 잘 들어와 실험을 수월하게 할 수 있다. 이렇게 기구적인 문제점 때문에 오차가 날수 있다.
세 번째, 다른 광학계가 만든 상을 보기 위해서 사용되는 돋보기를 접안렌즈 또는 접안경이라고 한다. 앞에 실험한 돋보기의 원리를 잘 이해하면서 접안렌즈 실험을 진행해 보았다.
이 실험에서 알아야 할 것은 수차에 관한 것이다. 수차는 기술적인 또는 설계상의 문제로 빛에 완벽하게 모이지 않고 또한 렌즈로 들어오는 평형광선이 한점의 초점에 맺히지 않을 경우 뿌옇게 보이고 선명도가 떨어지는데 이러한 오차를 말한다.
이때 접안렌즈는 명확한 상을 얻기 위해서는 수차를 줄여야 하는데, 이런 수차를 보정하기 위한 가장 유명한 렌즈가 호이겐스 와 람스던 접안렌즈 이다. 호이겐스 접안렌즈는 상이 렌즈 중간에 생겨 눈금선을 중간에 위치시켜 실험을 하고, 람스던 접안렌즈는 초점이 앞쪽이라서 눈금선을 앞쪽에 위치시켜야 한다. 이때 시야렌즈의 표면에 있는 먼지나 얼룩이 같이 확대되어 상의 질을 저하시키므로, 일반적으로 렌즈사이의 거리를 초점거리보다 약간 짧게 하고 십자선을 보다 약간 앞에 위치시키는 것이 좋다.
실험 과정에 따라 시야렌즈를 제거할 경우 상이 그 전과 비교했을때 뿌옇게 되는 것을 관찰할 수 있다. 이때 대안렌즈를 앞뒤로 미세 조정을 하면 더욱 선명한 상을 잡을수 있음을 알 수 있었다.
마지막으로 현미경의 원리 실험은 대물렌즈와 접안렌즈를 이용해 물체의 확대된 상을 얻는 원리를 이해하는 실험입니다.
대물렌즈를 통해 실상을 얻고 다시 접안렌즈를 통해 확대된 허상을 얻을수있었는데 대물렌즈배율 m= 즉, 거리의 비임을 알수있고 눈의 배율 m= 로 현미경의 배율은 대물렌즈로 확대한 상을 다시 접안렌즈로 확대한것이므로 M=m×m = 입니다.
현미경실험의 마지막과정에서 대물렌즈를 제거후 상이 흐려져 출사동을 찾는데 많은 어려움이 있는데 이때 상이 흐려지는 이유는 대물렌즈가 상을 1차적으로 모아주는 역할을 하여 확대된 도립실상을 만들고 접안렌즈는 대물렌즈에 의해 모아진 상을 다시 확대한는 것으로 1차적모아주는 역할을 제거했기 때문입니다.
주의사항은 현미경의 결상관계는 매우 예민하여 물체와 대물렌즈 사이의 거리가 조금만 변하여도 바른 상을 못 찾을 수 있으니 주의해서 실험하여야되겠습니다.

키워드

눈의구조,   현미경,   현미경의원리,   돋보기,   접안렌즈,   호이겐스