굴절망원경은 앞쪽의 대물렌즈가 먼 곳에서 온 빛을 굴절시켜 상을 만들고, 접안렌즈가 그 상을 확대해 관찰하는 장치이다.[1][4] 망원경은 빛을 모으는 대물경의 방식에 따라 굴절망원경과 반사망원경으로 크게 나뉘며, 굴절망원경은 렌즈를 사용한다.[1]

1. 개요

대물렌즈는 빛을 한 점에 모아 상을 만들고, 접안렌즈는 관찰자가 그 상을 크게 볼 수 있도록 한다.[4] 망원경은 상을 확대할 뿐 아니라, 큰 대물경으로 더 많은 빛을 받아 상을 밝게 하고 세부를 더 잘 분해하는 데도 도움을 준다.[1]

굴절망원경은 17세기 유럽에서 만들어진 망원경의 한 종류로, 갈릴레이가 사용한 망원경도 여기에 속한다.[1][2] 렌즈가 빛을 모으는 원리와 초점거리가 확대 정도에 미치는 영향을 알면 굴절망원경의 성능과 한계를 이해할 수 있다.[3][4]

2. 대물렌즈와 접안렌즈의 작동 원리

망원경 앞부분의 볼록한 대물렌즈는 먼 곳에서 온 빛을 받아 굴절시키고, 경통 안의 초점으로 모은다.[4] 이 초점에는 작고 거꾸로 된 상이 맺히며, 접안렌즈는 그 상을 관찰자가 확대해 볼 수 있게 한다.[1][4]

접안렌즈의 위치를 조절하면 확대 정도를 바꿀 수 있다.[4] 이 과정에서 대물렌즈는 상을 만들고 접안렌즈는 만들어진 상을 확대하므로, 두 렌즈가 맡는 역할은 서로 다르다.[4]

3. 초점 거리와 각배율

망원경의 각배율은 최종상이 이루는 각을 물체가 이루는 각으로 나눈 값으로 나타낸다.[3] 이를 로 표시할 수 있으며, 여기서 는 먼 물체가 이루는 각, 는 최종상이 이루는 각이다.[3]

각배율은 두 렌즈의 초점거리 비와 거의 같다.[3] 굴절망원경의 확대 정도는 대물렌즈와 접안렌즈의 초점거리 관계에 좌우되며, 접안렌즈를 조절해 관찰할 배율을 바꿀 수도 있다.[3][4]

4. 색수차와 렌즈 방식의 한계

볼록렌즈는 파장에 따라 빛을 굴절시키는 정도가 달라, 서로 다른 색의 빛이 같은 위치에 초점을 맺지 않을 수 있다.[2] 이 때문에 관측 대상 주변에 붉거나 푸른 빛의 후광이 보이는 색수차가 생긴다.[2]

굴절망원경의 대물렌즈는 렌즈 가장자리에 지지대를 두어야 하고, 렌즈가 커질수록 무거워져 지지에 어려움이 생긴다.[2] 따라서 렌즈의 크기를 계속 키우는 데 한계가 있으며, 대형 광학 망원경 가운데 많은 수가 거울을 쓰는 반사망원경에 속한다.[2]

5. 역사와 천문 관측 사례

갈릴레이는 망원경을 하늘로 향해 목성을 관측했고, 목성 주위를 도는 위성을 확인했다.[2] 그가 사용한 망원경은 굴절망원경에 속한다.[2]

19세기 말 미국 여키스 천문대에는 경통 길이 약 18m, 렌즈 지름 약 1m인 굴절망원경이 설치되었다.[2] 천문학자들은 이 망원경으로 쌍성, 별의 운동과 거리, 별의 분광학적 성질을 연구하고 별의 화학 성분에 관한 증거를 발견했다.[2]

여키스 굴절망원경은 대형 렌즈를 이용한 관측의 성과와 함께, 굴절망원경의 크기 확대에 따르는 한계도 보여 주었다.[2] 렌즈가 무거워지면 가장자리 지지대가 이를 버티기 어려워, 더 큰 망원경을 만들 때 거울을 이용하는 방식이 활용되었다.[2]

6. 관련 문서

  • 반사망원경
  • 대물렌즈
  • 접안렌즈
  • 초점거리
  • 각배율
  • 색수차

7. 인용 및 각주

[1] Eencykorea.aks.ac.kr(새 탭에서 열림)

[2] Wwww.kasi.re.kr(새 탭에서 열림)

[3] Pphysica.gnu.ac.kr(새 탭에서 열림)

[4] Wwww.teachengineering.org(새 탭에서 열림)