등대 렌즈 (프레넬 렌즈)

Lighthouse Fresnel lens

등대 불빛은 어떻게 수십 km 밖 바다의 배까지 닿을까요?

무슨 일이 일어났나

1822 년 오귀스탱 프레넬이 만든 등대 렌즈는 지금도 세계 여러 등대에 쓰입니다(FSU 자기장 연구소).

이 렌즈는 등불 위아래로 유리 프리즘 고리를 겹겹이 둘러, 사방으로 퍼지는 빛을 꺾어 한 줄기 밝은 빛으로 모읍니다 — 겉모습이 등불을 품은 커다란 유리 벌집 같습니다(FSU).

시뮬레이터에서 불빛(물체)을 볼록 렌즈의 초점(50 cm)에 두면 나간 빛이 나란해져 상이 생기지 않고 빛줄기가 퍼지지 않은 채 멀리 갑니다 — 55 cm 로 밀면 5.5 m 앞에 모이고, 45 cm 로 당기면 다시 퍼집니다.

프레넬 렌즈 전에는 등대가 거울로 빛을 반사해 가까운 거리에서만 보였지만, 프레넬 렌즈 불빛은 20 마일(약 32 km) 넘게 떨어진 곳에서도 보입니다(FSU).

📸 진짜 모습

해남 구 목포구 등대의 꼭대기로, 등명기를 받치도록 2 층으로 지은 등롱부 위에 둥근 지붕과 풍향계가 얹혀 있습니다.불러오는 중…📸 사진

해남 구 목포구 등대의 꼭대기로, 등명기를 받치도록 2 층으로 지은 등롱부 위에 둥근 지붕과 풍향계가 얹혀 있습니다.

출처: 국가유산청 · 공공누리 제1유형(출처표시) · 기관 누리집 원본 ↗

💡 생활 속 예시

  • 무대 조명 가운데 앞 유리에 동그란 계단 홈이 새겨진 것은 프레넬 렌즈로, 등대 렌즈처럼 빛을 모아 무대를 비춥니다.
  • 밤바다에서 멀리 등대 불빛이 한 줄기로 쭉 뻗어 보이는 것은, 등불 빛을 렌즈가 나란하게 모아 내보내기 때문입니다.

어떤 부품이 무엇을 하나

  • 등불(광원) — 렌즈 한가운데, 초점 자리에 놓여 사방으로 빛을 냅니다.
  • 가운데 볼록 렌즈 부분 — 등불에서 앞으로 나간 빛을 꺾어 나란한 빛줄기로 만듭니다 — 시뮬레이터의 볼록 렌즈입니다.
  • 위아래 유리 프리즘 고리 — 등불 위아래로 비스듬히 나간 빛까지 꺾어 같은 방향으로 보내, 한 줄기 밝은 빛에 보탭니다.
  1. 등불이 렌즈 한가운데 초점 자리에서 빛을 사방으로 냅니다.
  2. 앞으로 나간 빛은 가운데 볼록 렌즈 부분을 지나며 꺾여 나란해집니다(시뮬레이터: 물체 거리 = 초점 거리 50 cm).
  3. 위아래로 새던 빛은 유리 프리즘 고리에서 꺾여 같은 방향으로 모입니다.
  4. 모인 빛줄기는 거의 퍼지지 않아 20 마일(약 32 km) 넘는 바다까지 닿습니다.

확인된 값

프레넬 (Augustin-Jean Fresnel) 이 오늘날 세계 등대에 쓰이는 렌즈를 만든 해
1822 출처
프레넬 생몰 해 (1788 년 5 월 10 일 프랑스 브로이 출생 · 1827 년 7 월 14 일 사망)
1788–1827 출처
프레넬 렌즈는 등불 위아래에 유리 프리즘 고리를 둘러 만든다
rings of glass prisms 출처
빛을 꺾고 모아 밝은 빛줄기로 만든다
bright beam 출처
겉모습은 등불을 가운데 품은 커다란 유리 벌집 같다
glass beehive 출처
프레넬 렌즈 전에는 등대가 거울로 빛을 반사했다
mirrors 출처
프레넬 등대 렌즈 불빛이 보이는 거리 — 20 마일(약 32 km) 넘게
32187 m 출처

교육과정에서는

  • 한국 2022 · 전자기와 양자 · 빛과 정보 통신 [12전자02-02]
  • 한국 2022 · 고급 물리학 · 광학 [12고물03-01]

출처

이어서 보기

같은 단원 · 빛의 반사와 굴절

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