망원경은 왜 렌즈가 클수록 더 자세히 보일까?

Why do bigger telescopes see finer detail?

왜 천문대는 렌즈나 거울을 점점 더 크게 만들려고 할까요?

무슨 일이 일어났나

망원경 렌즈 · 거울을 지난 빛은 회절로 조금씩 번지는데, 구경이 클수록 번짐이 작아 분해능이 좋아집니다(FSU 자기장 연구소).

시뮬레이터의 틈을 구경으로 보면, 폭을 두 배(3 cm → 6 cm)로 넓힐 때 퍼지는 각이 19.0° 에서 9.4° 로 줄어듭니다.

허블 우주 망원경의 주거울은 지름 2.4 m 로 0.05″(약 2.4 × 10⁻⁷ rad) 각까지 가려 보고, 제임스 웹 우주 망원경의 주거울은 지름 6.5 m 입니다(NASA).

NASA 는 망원경이 얼마나 자세히 보는지가 거울 크기에 바로 달려 있다고 설명하며, 대기는 지나는 빛을 일그러뜨려 상을 흐리게 하므로 허블은 우주에서 봅니다.

📸 진짜 모습

고다드 우주 비행 센터에서 마지막 18 번째 조각까지 붙여 완성한 제임스 웹 우주 망원경의 주거울입니다. — 고다드 우주 비행 센터에서 마지막 18 번째 조각까지 붙여 완성한 제임스 웹 우주 망원경의 주거울입니다.
출처: NASA/Chris Gunn · 퍼블릭 도메인 · NASA 그림 창고 원본 ↗

💡 생활 속 예시

어두운 운동장에서 쌍안경을 쓰면, 맨눈으로는 하나로 뭉쳐 보이던 별 무리가 몇 개의 별로 나뉘어 보입니다.
폰 카메라의 작은 렌즈로 달을 크게 확대해 찍으면 표면 무늬가 뭉개지는데, 렌즈 구멍이 작아 번짐이 큰 것도 한 까닭입니다.

확인된 값

제임스 웹 우주 망원경 주거울 지름: 6.5 m 출처
허블 우주 망원경 주거울 지름: 2.4 m 출처
허블이 가려 보는 가장 작은 각 0.05″ (약 2.4×10⁻⁷ rad): 2.4e-7 rad 출처
망원경의 감도 · 얼마나 자세히 보나는 거울 면적에 바로 달려 있다: detail ∝ mirror area 출처
구경(수치 구경)이 클수록 분해능이 좋다: larger aperture → better 출처
대기는 지나는 빛을 일그러뜨려 상을 흐리게 한다 (허블이 우주에 있는 까닭): atmosphere blurs 출처

교육과정에서는

한국 2022 · 고급 물리학 · 광학 [12고물03-03]

출처

https://science.nasa.gov/mission/webb/webbs-mirrors/(확인 2026-11-12)
https://science.nasa.gov/mission/hubble/observatory/design/optics/(확인 2026-11-12)
https://micro.magnet.fsu.edu/primer/anatomy/numaperture.html(확인 2026-11-12)

이어서 보기

작은 것을 가려 보는 힘 (분해능)

같은 단원 · 빛의 파동성

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