렌즈가 상을 맺는 자리 (렌즈 방정식)
Thin lens equation
렌즈 앞 물체를 옮기면 상은 어디로 움직일까요 — 그 자리를 미리 셈할 수 있을까요?
무슨 일이 일어났나
얇은 렌즈에서는 물체 거리 a, 상 거리 b, 초점 거리 f 가 1/a + 1/b = 1/f 라는 간단한 식으로 묶입니다(FSU 자기장 연구소).
상의 크기가 물체의 몇 배인지(배율)는 b ÷ a 로, 엔진에서 a = 30 cm 이면 b = 60 cm 라 2 배 크기의 거꾸로 선 상(배율 −2.00)이 생깁니다.
물체를 초점 거리의 2 배(40 cm)에 두면 상도 40 cm 에 같은 크기(배율 −1.00)로 맺히고, 60 cm 로 멀리 하면 상은 30 cm 로 다가오며 절반 크기(−0.50)가 됩니다.
렌즈에는 초점이 양쪽에 하나씩 둘 있고, 거울도 1/d₀ + 1/d₁ = 1/f 라는 같은 꼴의 식을 따릅니다(FSU).
💡 생활 속 예시
- 폰 카메라로 가까운 꽃을 찍다가 먼 산을 찍으면 렌즈가 살짝 움직이며 초점을 다시 맞춥니다 — 물체 거리가 바뀌면 상 거리도 바뀌기 때문입니다.
- 과학실 볼록 렌즈로 창밖 건물을 흰 종이에 맺을 때, 종이를 앞뒤로 옮겨 또렷한 자리를 찾는 것이 바로 상 거리 b 를 찾는 일입니다.
🙅 오해 깨기오해 모음 보기
누가 왜 찾았나
요하네스 케플러는 『디옵트리케』 에서 망원경이 어떻게 작동하는지 그 원리를 처음 설명했습니다(FSU 자기장 연구소). 렌즈가 상을 어디에 얼마나 크게 맺는지 따지는 일은 망원경을 이해하는 바탕이고, 오늘날 렌즈 식 1/a + 1/b = 1/f 는 얇은 렌즈라면 어디에나 쓰는 식이 되었습니다.
확인된 값
교육과정에서는
- 한국 2022 · 물리학 실험 · 광학 [12물실04-04]
- 한국 2022 · 고급 물리학 · 광학 [12고물03-01]
출처
이어서 보기
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