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과학 이야기

광학은 어떤 분야를 말하는 것일까요?

Raymondwoo 2020. 7. 20. 22:10

광학의 뜻과 역사적 배경

광학은 빛의 발생과 전파에 관련된 것들을 다루는 것이라고 볼 수 있습니다. 쉽게 말하면 과학빛 그것이 일어나고 생산하는 변화, 그리고 이와 관련된 다른 현상들. 그리고 광학에는 두 가지 주요 분기가 있습니다 (물리적 및 기하학적). 첫째 물리 광학은 주로 빛 자체의 특성과 특성을 다룹니다. 그리고 기하학적 광학은 렌즈, 거울 및 기타 빛을 사용하는 장치의 이미지 형성 속성을 제어하는 ​​원리와 관련이 있습니다. 그것은 또한 코히어런트 광학 시스템에의해 형성된 이미지의 정보 내용의 조작을 포함하는 광학 데이터 처리를 포함한다고 볼 수 있습니다. 원래 광학이라는 용어는 눈과 시력과 관련해서 만 사용되었습니다. 나중에 시각 보조를 위한 렌즈 및 기타 장치가 개발되기 시작하면서, 이를 광학 기기라고 부르며, 궁극적인 수신기가 눈이 아니라 사진판 또는 텔레비전 카메라와 같은 물리적 검출기가 발명되었습니다. 이후 20세기에 광학 방법은 X선, 자외선, 적외선 및 마이크로파 전파와 같이 눈에 보이지 않는 전자기 방사선 스펙트럼의 영역에 광범위하게 적용되었으며, 이러한 영역은 종종 이러한 영역에 포함됩니다. 다시 말하면 광학의 일반적인 분야인 것입니다. 기하학적 광학의 일반적인 고려사항에 있어서 광학이미지는 광학 화상이 렌즈 또는 개체의 외관상 재생시키는 것으로도 간주 될 수있습니다. 그리고 미러 캐리어로 광을 이용하는 시스템을 뜻합니다. 전체 이미지는 일반적으로 카메라의 렌즈에 의해 동시에 생성되지만, 텔레비전 시스템에서나 우주에서 장거리에 걸친 사진의 무선 전송에서와 같이 포인트 단위 스캔으로 순차적으로 이미지가 생성 될 수도 있습니다. 그럼에도 불구하고 모든 이미지의 최종 검출기는 항상 사람의 눈입니다. 그리고 빛을 전송하고 제어하기 위해 어떤 수단을 사용하든 최종 이미지는 동시에 생성되거나 너무 빨리 스캔되어 관찰자의 시력 지속성이 유한한 시야를 커버하는 완전한 이미지의 정신적 인상을 줄 것입니다. 이것이 효과적이기 위해서는 깜박임이나 간헐적인 출현을 피하기 위해 1초에 적어도 40번 이미지를 반복하거나 텔레비전에서와 같이 스캔 해야하는 것입니다. 그리고 광학의 역사적 배경은 다음과 같습니다. 고대인들에게 이미지 형성 과정은 수수께끼로 가득 차있었습니다. 실제로 오랜 시간 동안 시력에서 물체가 눈에서 물체로 이동했는지 또는 무언가가 눈에서 물체로 도달했는지에 대한 큰 토론이있었습니다. 그러나 17세기초에는 광선이 직선으로 이동하고 1604년에 이동하는 것으로 알려지게 되었습니다. 이후 독일의 천문학자인 요하네스 케플러(Johannes Kepler)는 광학에 관한 책을 발간하게 되었습니다. 그는 확장 된 물체가 여러 방향으로 빛을 발산하는 다수의 분리된 점으로 여겨 질 수 있다고 가정했습니다. 그리고 이 광선 중 일부는 렌즈가 주위를 구부리고 지점으로 수렴하게하는데, 광선이 시작될 때 물체 지점의 "이미지" 즉, 눈의 렌즈는 다른 렌즈와 다르지 않았으며 망막에 외부 물체의 이미지를 형성하여 시력 감각을 생성했다고 볼 수 있습니다. 그리고 고려해야 할 이미지에는 크게 실제와 가상의 두 가지 유형이 있습니다. 실제 이미지는 시스템 외부에 형성되며, 여기서 나오는 광선은 실제로 교차합니다. 그러한 이미지는 스크린 또는 필름에 포착 될 수 있으며 슬라이드 프로젝터 또는 카메라에 의해 형성된 이미지의 종류인 것입니다. 반면에, 가상 이미지는 발산 광선이 후방으로 연장 될 경우 발산 광선이 교차하는 지점에서 기기 내부에 형성됩니다. 이러한 이미지는 현미경 또는 망원경으로 형성되며 접안경을 보면 알 수 있습니다. 그리고 광선의 교차에 의해 형성되는 이미지에 대한 케플러의 개념은 수차, 회절 또는 디포커싱(defocussing)에 의해 야기 될 수 있는 선명도를 고려하지 않았기 때문에 제한이 되었습니다. 이후 1957년 이탈리아 물리학 자바스코 론치(Vasco Ronchi)는 다른 방식으로 진행하여 이미지를 스크린 또는 필름과 같은 표면의 광분포에서 인식 가능한 불균일로 정의했습니다. 이 말은 이미지가 선명할수록 불균일성이 커진다는 것입니다. 그리고 오늘날 이미지의 개념은 종종 확장 된 물체가 무수한 별도의 광점으로 간주 될 수 있다는 Kepler의 생각에서 벗어 났으며, 때로는 이미지를 다양한 주파수와 대비의 겹치는 패턴으로 구성된 것으로 간주하는 것이 더 편리합니다. 따라서 렌즈의 품질은 평행선 물체의 공간 주파수를 이미지의 대비와 연결하는 그래프에의해 표현 될 수있는 것입니다. 이렇게 광학은 19세기 초반에 급속도로 발전하게 되었습니다. 이로인해 망원경과 현미경을 위해 적당히 좋은 품질의 렌즈가 만들어졌으며 1841년에 위대한 수학자 Carl Friedrich Gauss는 기하학적 광학에 관한 그의 고전 서적을 출판하게 되었습니다. 그는 렌즈 시스템의 초점 길이와 기본 지점의 개념을 설명하고 주어진 초점 길이의 렌즈로 형성된 이미지의 위치와 크기를 계산하는 공식을 개발했습니다. 그리고 1852년에서 1856년 사이에 Gauss의 이론은 렌즈의 5가지 주요 수차의 계산으로 확장되어 향후 100년 동안 사용 된 렌즈 설계의 공식 절차의 토대를 마련했습니다. 그러나 1960 년경 이후로 렌즈 설계는 거의 전산화되어 왔으며, 책상 계산기에서 손으로 렌즈를 설계하는 기존의 방법은 빠르게 사라지고 있습니다. 19세기 말에는 수많은 물리학자, 특히 영국 물리학자인 기하학적 광학 분야에 들어섰습니다. 레일리 경(John William Strutt)과 독일 물리학자인 Ernst Karl Abbe의 모든 성과를 여기에 나열하는 것은 불가능하다고 말할 수 있습니다. 하지만 1940년 이래로 정보 통신 이론을 바탕으로 광학 분야에서 대대적인 부활이 이루어졌으며, 앞으로 다룰 이야기에서 확인할 수 있습니다.

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