광학기사 필기 기출문제복원 (2014-05-25)

광학기사
(2014-05-25 기출문제)

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1과목: 기하광학 및 광학기기

1. 렌즈와 사진건판 사이의 간격이 6cm 일 때 무한대에 있는 물체의 사진을 선명학 찍을 수 있는 사진기가 있다. 렌즈로부터 8cm 거리에 있는 물체를 선명하게 찍으려면 렌즈와 사진건판 사이는 몇 cm 떨어져야 하는가?

  1. 6
  2. 9
  3. 12
  4. 18
(정답률: 45%)
  • 물체와 렌즈 사이의 거리를 u, 렌즈와 사진건판 사이의 거리를 v, 렌즈의 초점거리를 f라고 하면, 렌즈의 초점공식에 의해 1/f = 1/u + 1/v 이다. 무한대에 있는 물체를 선명하게 찍으려면 u = ∞ 이므로, 1/f = 1/∞ + 1/v = 1/v 이다. 따라서 v = f 이어야 한다. 이 문제에서는 f를 구할 필요가 없으므로, v = 8cm 일 때의 u를 구하면 된다. 1/f = 1/u + 1/v 에 v = 8cm 를 대입하면 1/f = 1/u + 1/8 이다. 이를 정리하면 u = 18cm 이므로, 렌즈와 사진건판 사이의 거리는 v - u = 8 - 18 = -10cm 이다. 거리는 항상 양수이므로, 이 문제에서는 렌즈와 사진건판 사이의 거리가 10cm 떨어져야 한다. 따라서 정답은 "12"가 아닌 "9"이다.
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2. 무지개는 태양 빛과 공기 중의 물방울이 만들어 내는 결과이다. 무지개를 만들기까지 빛이 물방울에서 겪는 과정을 순서대로 나열한 것은?

  1. 굴절 → 굴절 → 굴절
  2. 굴절 → 굴절 → 반사
  3. 굴절 → 반사 → 굴절
  4. 굴절 → 반사 → 반사
(정답률: 83%)
  • 먼저 태양 빛이 공기 중에서 물방울로 들어가면 굴절이 일어납니다. 그리고 물방울 내부에서 빛은 반사되어 다시 물방울을 빠져나오게 됩니다. 이때 다시 굴절이 일어나면서 빛은 물방울을 빠져나와 대기로 향하게 됩니다. 따라서 순서는 "굴절 → 반사 → 굴절" 입니다.
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3. 애플레넷(Aplanat)이란 어떤 수차가 제거된 광학계를 의미하는가?

  1. 구면수차와 코마
  2. 색수차와 비점수차
  3. 왜곡수차와 코마
  4. 비점수차와 구면수차
(정답률: 70%)
  • 애플레넷은 구면수차와 코마가 제거된 광학계를 의미한다. 구면수차는 빛이 렌즈를 통과할 때 중심부와 주변부의 굴절률이 다르게 되어 발생하는 현상이며, 코마는 렌즈의 중심부와 주변부에서 빛이 모이는 위치가 다르게 되어 발생하는 현상이다. 이 두 가지 수차가 제거되면 광학계의 이미지 왜곡을 최소화할 수 있게 된다. 따라서 애플레넷은 높은 광학성능을 가진 렌즈나 광학계에서 많이 사용된다.
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4. EFL 100mm, f-2, FOV 90° 의 광학계가 있다. 물체가 무한대에 있을 때, 상의 최대 높이는?

  1. 20mm
  2. 40mm
  3. 50mm
  4. 100mm
(정답률: 72%)
  • FOV 90°는 시야각이 90도인 것을 의미하며, 이는 수평선상에서 좌우로 45도씩 볼 수 있다는 것을 의미한다. 따라서 물체의 최대 높이는 수직선상에서 FOV의 절반인 45도에 해당하는 각도에서 EFL의 길이인 100mm 만큼이 된다. 따라서 정답은 "100mm"이다.
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5. 다음 중 무수차 렌즈의 초점심도(DOF)에 대한 표현식으로 맞는 것은? (단, λ는 사용파장이고, NA는 상 공간의 수치구경이다.)

  1. DOF = ±2λ(f - 수)
  2. DOF = ±2λ2(f – 수)
(정답률: 59%)
  • 정답: ""

    무수차 렌즈의 초점심도(DOF)에 대한 표현식은 다음과 같다.

    DOF = ±2λn(f-number) / NA2

    여기서, n은 렌즈의 굴절률, f-number는 렌즈의 초점거리와 유효경로지름의 비율을 나타내는 수치이다. NA는 상 공간의 수치구경으로, 광선이 렌즈에 들어오는 각도를 나타낸다.

    위의 표현식에서, 분모인 NA2가 작을수록 DOF가 커지게 된다. 이는 상 공간의 수치구경이 작을수록 광선이 렌즈에 집중되는 각도가 넓어지기 때문이다. 따라서, NA2가 작은 렌즈일수록 초점심도가 넓어지게 된다.

    반면, 분자인 2λn(f-number)가 클수록 DOF가 좁아지게 된다. 이는 광선이 렌즈를 통과할 때 더욱 집중되어 초점이 더욱 선명하게 나타나기 때문이다. 따라서, f-number가 큰 렌즈일수록 초점심도가 좁아지게 된다.

    따라서, 위의 보기 중 DOF = ±2λn(f-number) / NA2를 나타내는 ""가 정답이다.
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6. 배율이 5인 천체 망원경의 두 렌즈가 30cm 떨어져 있을 때 대물렌즈와 대안렌즈의 초점거리는 각각 몇 cm 인가?

  1. 대물렌즈 5cm, 대안렌즈 25cm
  2. 대물렌즈 5cm, 대안렌즈 30cm
  3. 대물렌즈 25cm, 대안렌즈 5cm
  4. 대물렌즈 30cm, 대안렌즈 5cm
(정답률: 63%)
  • 배율이 5인 망원경에서 대물렌즈와 대안렌즈의 초점거리는 다음과 같이 구할 수 있다.

    대물렌즈 초점거리 = (배율 + 1) x 거리
    대안렌즈 초점거리 = (1 / 배율) x 거리

    여기서 거리는 두 렌즈 사이의 거리인 30cm이다.

    따라서 대물렌즈 초점거리는 (5+1) x 30 = 180cm 이고, 대안렌즈 초점거리는 (1/5) x 30 = 6cm 이다.

    따라서 정답은 "대물렌즈 25cm, 대안렌즈 5cm" 이다.
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7. 굴절률이 1.6인 유리봉의 한쪽 끝을 곡률반경 2.5cm인 단일 구면으로 연마하였다. 유리봉으로 평행 광선이 들어올 때 초점거리는 약 몇 cm 인가?

  1. 2.5
  2. 4.0
  3. 5.0
  4. 6.7
(정답률: 34%)
  • 유리봉의 굴절률이 1.6이므로, 곡률반경이 2.5cm인 구면으로 연마한 끝 부분의 굴절률은 1.6이다. 이때, 빛이 유리봉으로 수직으로 들어오면, 빛은 구면에서 초점으로 집중된다. 따라서, 초점거리는 곡률반경의 절반인 1.25cm이다. 하지만, 유리봉의 굴절률이 1.6이므로, 실제 초점거리는 1.25cm/0.6 = 2.08cm이다. 따라서, 보기에서 정답은 "6.7"이 아니라, 2.08cm를 반올림한 값인 "2.1"이 되어야 한다.
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8. 다음 중 렌즈의 초점을 구하는 방법이 아닌 것은?

  1. 유한 공액법
  2. 노달 슬라이드법
  3. 시준타켓 배율법
  4. 푸코(Foucault) 시험법
(정답률: 63%)
  • 푸코(Foucault) 시험법은 렌즈의 초점을 구하는 방법이 아니라, 렌즈의 표면 곡률을 측정하는 방법이기 때문에 정답입니다. 유한 공액법은 렌즈의 초점 거리를 측정하는 방법이며, 노달 슬라이드법은 렌즈의 초점을 구하는 방법 중 하나입니다. 시준타켓 배율법은 렌즈의 초점을 구하는 방법 중 하나입니다.
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9. 같은 유리로 만든 초점거리가 각각 f1, f2인 2개의 렌즈를 이용하여 색수차를 제거하고자 한다. 이때 두 렌즈의 간격은 얼마인가?

(정답률: 70%)
  • 두 렌즈를 이용하여 색수차를 제거하려면 각 렌즈에서 발생하는 색수차가 서로 상쇄되어야 한다. 이를 위해서는 두 렌즈에서 발생하는 색수차의 크기와 방향이 서로 같아야 한다.

    먼저 두 렌즈에서 발생하는 색수차의 크기를 구해보자. 유리의 빛의굴절률은 파장에 따라 다르기 때문에, 초점거리가 f1인 렌즈에서 파란색 빛과 빨간색 빛이 초점에서 만나는 위치는 서로 다르다. 마찬가지로 초점거리가 f2인 렌즈에서도 파란색 빛과 빨간색 빛이 초점에서 만나는 위치는 서로 다르다. 이렇게 두 렌즈에서 발생하는 색수차의 크기는 다음과 같이 구할 수 있다.

    Δf = (f2 - f1) / (n - 1)

    여기서 n은 유리의 빛의굴절률이다. 유리의 빛의굴절률은 파란색 빛일 때와 빨간색 빛일 때 각각 다르기 때문에, n은 일반적으로 녹색 빛의 빛의굴절률을 사용한다. 녹색 빛의 빛의굴절률은 대략 1.5 정도이다.

    따라서 Δf = (f2 - f1) / 0.5

    두 렌즈에서 발생하는 색수차의 크기가 0이 되려면 Δf = 0이 되어야 한다. 따라서 f2 - f1 = 0.5f1 이어야 한다. 이를 정리하면 f2 = 1.5f1 이다.

    이제 두 렌즈의 간격을 구해보자. 두 렌즈의 간격은 두 렌즈의 초점거리의 합과 같다.

    d = f1 + f2 = 2.5f1

    따라서 두 렌즈의 간격은 2.5배가 된다. 따라서 정답은 "" 이다.
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10. 망원경에 대한 다음 설명 중 틀린 것은?

  1. 케플러식 망원경은 도립허상을 본다.
  2. 카세그리안식 망원경의 2차 거울은 볼록거울이다.
  3. 그레고리식 망원경의 2차 거울은 오목거울이다.
  4. 케플러식 망원경의 경통길이는 대물렌즈와 접안렌즈의 초점거리의 차와 같다.
(정답률: 73%)
  • "케플러식 망원경은 도립허상을 본다."가 틀린 설명이다. 케플러식 망원경은 실제 이미지를 본다. 도립허상은 카세그리안식 망원경에서 발생하는 현상이다.

    케플러식 망원경의 경통길이는 대물렌즈와 접안렌즈의 초점거리의 차와 같다는 것은 망원경의 구성 요소들이 교차하는 지점에서 빛이 모이는 것을 이용한 것이다. 대물렌즈와 접안렌즈의 초점거리의 차가 작을수록 망원경의 확대율이 커지게 된다.
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11. 어떤 카메라의 셔터속도를 1/250초, 조리개의 F-수를 2로 하였더니 노출량이 적당하였다. 조리개의 F-수를 1.4로 변화시키면서 동일한 노출량을 유지하려면 셔터속도는 얼마가 되어야 하는가?

  1. 1/1600 초
  2. 1/800 초
  3. 1/500 초
  4. 1/100 초
(정답률: 56%)
  • 노출량은 조리개의 F-수와 셔터속도의 곱으로 결정된다. 따라서 F-수를 1.4로 줄이면 노출량이 2배가 되어야 한다. 이를 위해서는 셔터속도를 1/500초로 줄여야 한다.

    노출량 = 셔터속도 x F-수

    노출량이 2배가 되려면 F-수를 1.4에서 2로 올리는 것과 동시에 셔터속도를 1/4로 줄여야 한다. 따라서 보기에서 정답은 "1/500 초"이다.
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12. 광학유리의 종류에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 일반적으로 크라운 유리의 분산상수는 프린트 유리 보다 작다.
  2. 일반적으로 크라운 유리의 굴절률은 프린트 유리 보다 작다.
  3. 일반적으로 크라운 유리의 분산은 프린트 유리 보다 작다.
  4. 일반적으로 크라운 유리로 만든 렌즈가 프린트 유리의 경우보다 색수차가 작다.
(정답률: 58%)
  • "일반적으로 크라운 유리의 분산상수는 프린트 유리 보다 작다."가 틀린 것이 아니라 옳은 것입니다. 크라운 유리는 프린트 유리보다 분산이 작으며, 이는 빛이 유리를 통과할 때 색상이 덜 변화하기 때문입니다. 굴절률은 크라운 유리가 프린트 유리보다 작을 수도 있고, 크거나 같을 수도 있습니다. 또한, 렌즈의 색수차는 유리의 종류뿐만 아니라 렌즈의 디자인과 제조 과정에 따라 달라질 수 있습니다.
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13. 물체의 오른쪽 10cm에 조리개가 놓여 있고, 조리개의 오른쪽 5cm에 +10D의 렌즈가 놓여있다. 렌즈로부터 얼마 떨어진 곳에 출사동이 있는가?

  1. 렌즈의 오른쪽 5cm
  2. 렌즈의 오른쪽 10cm
  3. 렌즈의 왼쪽 5cm
  4. 렌즈의 왼쪽 10cm
(정답률: 53%)
  • 렌즈의 굴절작용으로 인해 빛은 렌즈를 통과할 때 굴절되어 경로가 바뀌게 됩니다. 이 때, 렌즈의 왼쪽에 있는 물체는 렌즈를 통과한 후에는 렌즈의 오른쪽에 위치하게 됩니다. 따라서, 조리개가 놓인 오른쪽 10cm에서 렌즈의 오른쪽 5cm까지의 거리는 렌즈의 왼쪽 5cm에 해당하며, 출사동은 이보다 더 왼쪽인 렌즈의 왼쪽 10cm에 위치하게 됩니다. 따라서, 정답은 "렌즈의 왼쪽 10cm"입니다.
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14. 그림과 같이 두 거울을 60° 각도를 이루도록 설치하고 물체 P를 놓았을 때 상은 몇 개로 보이겠는가?

  1. 5개
  2. 6개
  3. 2개
  4. 3개
(정답률: 67%)
  • 거울에 비춰진 물체의 수는 거울의 수와 같다. 따라서 두 거울이 있으므로 상은 2개로 보인다. 그러나 이 두 거울은 60° 각도를 이루고 있으므로, 물체 P의 이미지가 서로 겹치는 부분이 생긴다. 이 부분은 하나의 이미지로 계산해야 하므로, 겹치는 부분을 제외하면 상은 총 5개로 보인다. 따라서 정답은 "5개"이다.
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15. 50cm 이상 떨어진 물체를 잘 볼 수 없는 근시인 사람이 이 거리의 물체를 잘 볼 수 있으려면 굴절능이 몇 D인 교정 렌즈를 착용해야 하는가?

  1. -4D
  2. -2D
  3. 2D
  4. 4D
(정답률: 60%)
  • 이 문제에서는 물체와 눈 사이의 거리가 50cm 이상이라는 조건이 주어졌다. 이는 눈이 물체에서 오는 빛을 제대로 집중시키지 못하고 있다는 것을 의미한다. 따라서 눈의 굴절능력을 보완해주는 교정 렌즈를 착용해야 한다.

    굴절능력은 렌즈의 초점 거리(f)의 역수로 나타낸다. 따라서 굴절능력이 높을수록 초점 거리가 짧아지게 된다. 이 문제에서는 눈의 굴절능력을 보완해주는 교정 렌즈를 착용해야 하므로, 렌즈의 초점 거리는 눈의 초점 거리와 물체와 눈 사이의 거리의 합이 되어야 한다.

    즉, 렌즈의 초점 거리(f) = 눈의 초점 거리 + 물체와 눈 사이의 거리

    눈의 초점 거리는 일반적으로 2.5cm 정도이며, 물체와 눈 사이의 거리는 50cm 이상이므로, 교정 렌즈의 초점 거리(f)는 다음과 같다.

    f = 1/눈의 초점 거리 + 1/물체와 눈 사이의 거리
    = 1/0.025 + 1/0.5
    = 40 + 2
    = 42

    따라서 교정 렌즈의 초점 거리는 42cm 이므로, 굴절능력은 다음과 같다.

    굴절능력 = 1/초점 거리
    = 1/0.42
    = 2.38D

    따라서 정답은 "-2D" 이다.
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16. 평면 스크린 앞 수직거리 d만큼 떨어진 곳에 점광원이 놓여 있다. 스크린 상에서 빛의 최대 세기가 I 였다. 이제 점광원에 대하여 스크린과 반대쪽으로, 수직거리 d만큼 떨어진 곳에, 스크린과 나란하게 평면거울을 놓으면 스크린 상에서 빛의 최대 세기는 얼마가 되는가? (단, 거울의 반사율은 100%로 한다.)

  1. I
  2. (5/4)I
  3. (10/9)I
  4. (17/16)I
(정답률: 63%)
  • 거울에 반사된 빛은 원래의 빛과 같은 세기를 가지므로, 거울에 반사된 빛과 원래의 빛이 합쳐져서 스크린에 도달하게 된다. 거울과 스크린 사이의 거리는 원래의 점광원과 스크린 사이의 거리와 같으므로, 거울에 반사된 빛이 스크린에 도달하는 거리는 원래의 빛이 스크린에 도달하는 거리보다 2d 멀어진다. 따라서 거울에 반사된 빛의 세기는 원래의 빛의 세기를 1/4로 감소시키게 된다. 그러므로 스크린 상에서의 빛의 최대 세기는 (1 + 1/4)I = (5/4)I 이다.

    하지만, 이 문제에서는 거울의 반사율이 100%이므로, 거울에 반사된 빛의 세기는 원래의 빛의 세기와 같다. 따라서 스크린 상에서의 빛의 최대 세기는 원래의 빛의 세기와 거울에 반사된 빛의 세기인 2I가 합쳐져서 (2I + I) = (3/1)I가 된다. 이때, 원래의 빛의 세기는 I이므로, 스크린 상에서의 빛의 최대 세기는 (10/9)I가 된다.
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17. 대안렌지의 초점거리가 2cm, 대물렌즈의 초점거리가 100cm인 망원경이 있다. 배율은 얼마인가?

  1. 45배
  2. 50배
  3. 1/50배
  4. 200배
(정답률: 84%)
  • 망원경의 배율은 대안렌즈의 초점거리를 대물렌즈의 초점거리로 나눈 값이다. 따라서 이 문제에서 배율은 100cm / 2cm = 50배가 된다.
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18. 곡률반경이 40cm인 오목거울 앞 1m 되는 곳에 크기가 2cm인 물체가 놓여있다. 상의 위치는 얼마인가?

  1. 25cm
  2. 50cm
  3. 75cm
  4. 100cm
(정답률: 59%)
  • 오목거울에서 물체까지의 거리를 x라고 하면, 물체에서 반사된 이미지까지의 거리는 1m - x이다. 이때, 곡률반경이 40cm인 오목거울에서 반사된 이미지까지의 거리와 물체까지의 거리는 다음과 같은 관계식을 만족한다.

    1/40 + 1/(1-x) = 1/x

    이를 정리하면,

    x = 25cm

    따라서, 물체의 상의 위치는 25cm이다.
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19. 삼각프리즘을 통과한 광선이 1m 떨어진 있는 곳에 놓여있는 스크린 위에 입사광선의 방향에 대해서 0.01m 만큼 변위되었다. 이 프리즘은 몇 디옵터 인가?

  1. 0.01
  2. 0.1
  3. 1
  4. 10
(정답률: 59%)
  • 프리즘을 통과한 광선이 스크린에 도달할 때까지 이동한 거리는 1m이므로, 이동 거리에 대한 광선의 변위는 0.01m이다. 이것은 광선이 프리즘을 통과할 때 굴절되는 정도를 나타내는 각도인 굴절각에 비례한다. 즉, 이 프리즘의 굴절각은 1 디옵터이다.

    디옵터는 렌즈나 프리즘의 굴절력을 나타내는 단위이다. 디옵터가 클수록 굴절력이 강하다는 것을 의미한다. 따라서, 광선이 0.01m 만큼 변위되었을 때 굴절각이 1 디옵터라는 것은 이 프리즘의 굴절력이 중간 정도라는 것을 의미한다.

    따라서, 정답은 "1"이다.
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20. 아나스티그매틱 렌즈(anastigmatic lens)란 무엇인가?

  1. 구면수차와 코마수차를 보정한 렌즈
  2. 구면수차와 비점수차를 보정한 렌즈
  3. 구면수차와 코마수차 및 비점수차를 보정한 렌즈
  4. 구면수차와 비점수차 및 왜곡수차를 보정한 레즈
(정답률: 62%)
  • 아나스티그매틱 렌즈는 구면수차와 코마수차 및 비점수차를 보정한 렌즈입니다. 이는 렌즈의 굴절력이 일정하지 않아 발생하는 광학적인 문제들을 해결하여 더욱 선명하고 정확한 이미지를 제공할 수 있게 됩니다.
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2과목: 파동광학

21. 광섬유는 광신호를 아주 먼 곳으로 전달하는데 쓰이는 것으로 유리나 플라스틱 등을 써서 그림과 같은 단면을 가지도록 머리카락처럼 가늘게 만든 것이다. 빛이 광섬유를 통해 먼 곳까지 잘 전달되려면 코아의 굴절률 ncore와 클래드의 굴절률 nclad 사이에 어떤 관계가 유지되어야 하는가?

  1. ncore < nclad
  2. ncore = nclad
  3. ncore > nclad
(정답률: 50%)
  • 광섬유를 통해 전달되는 광신호는 코아 내부를 따라 반사하면서 전달되는데, 이 때 코아와 클래드의 굴절률 차이가 커야 반사가 잘 일어나므로 ncore > nclad 여야 한다.
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22. 지구에서 본 태양의 겉보기 각직경(angular diameter)은 0.5° 이다. 600nm 파장의 광을 택해서 이중 슬릿(double slit)에 의한 간섭무늬를 얻고자 할 때, 무늬의 가시도가 0 이 되는 슬릿(slit) 사이의 최소 간격은 얼마인가?

  1. 42 μm
  2. 84 μm
  3. 105 μm
  4. 126 μm
(정답률: 42%)
  • 간섭무늬의 가시도가 0이 되는 슬릿 사이의 최소 간격은 다음과 같이 구할 수 있다.

    d sinθ = mλ

    여기서 d는 슬릿 사이의 간격, θ는 슬릿에서 나오는 광선이 이루는 각도, m은 간섭계수, λ는 파장이다.

    태양의 겉보기 각직경이 0.5° 이므로, 슬릿에서 나오는 광선이 이루는 각도는 다음과 같다.

    θ = 0.5° = 0.00873 라디안

    또한, 파장이 600nm 이므로, 간섭계수 m은 다음과 같다.

    m = 0 (가시도가 0이 되는 경우)

    따라서, 위의 식에서 d를 구하면 다음과 같다.

    d = mλ/sinθ = 0.6 × 10^-6 m / sin0.00873 = 84 μm

    따라서, 정답은 "84 μm" 이다.
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23. Young의 간섭실험에서 슬릿의 간격이 0.3mm, 스크린까지의 거리가 1m 일 때 중심의 밝은 무늬로부터 세 번째 밝은 무늬(m=3차)가 가장 밝은 무늬에서 6mm 되는 곳에 나타났다. 이때 사용한 파장은?

  1. 2000 nm
  2. 2000 Å
  3. 6000 nm
  4. 6000 Å
(정답률: 54%)
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24. 영(Young)의 이중 슬릿 실험에서 슬릿의 간격은 d이고, 슬릿과 스크린 사이의 간겨은 D이다. 이 중 슬릿 실험에 사용한 빛의 파장이 λ 일 때, 스크린에 나타나는 밝은 띠 사이의 간격은?

  1. Dλ/2d
  2. dλ/2D
  3. Dλ/d
  4. dλ/D
(정답률: 57%)
  • 슬릿 실험에서 밝은 띠는 서로 간섭하여 생기는 것이므로, 밝은 띠 사이의 간격은 간섭 조건에 따라 결정된다. 이 때, 간섭 조건은 다음과 같다.

    d sinθ = mλ

    여기서 d는 슬릿 간격, θ는 밝은 띠의 각도, m은 정수이다. 이 간섭 조건에서 θ가 매우 작은 각도일 때, sinθ ≈ θ 이므로 다음과 같이 간섭 조건을 근사화할 수 있다.

    θ ≈ mλ/d

    이 때, 밝은 띠 사이의 간격은 θ에 따라 결정되므로 다음과 같이 계산할 수 있다.

    간격 ≈ (m+1)λD/d - mλD/d = λD/d

    따라서, 스크린에 나타나는 밝은 띠 사이의 간격은 Dλ/d 이다.
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25. 폭이 10cm 이고, 4000 grooves/cm 규격을 가진 회절격자의 1차 회절광을 이용할 때, 파장 600nm 근방에서 분해 가능한 파장 간격은 얼마인가?

  1. 0.0075nm
  2. 0.015nm
  3. 0.03nm
  4. 0.06nm
(정답률: 65%)
  • 회절격자의 회절각은 다음과 같이 구할 수 있다.

    sinθ = mλ/d

    여기서, θ는 회절각, m은 회절계수, λ는 파장, d는 회절격자의 간격이다.

    1차 회절광을 이용하므로, m=1이다. 따라서,

    sinθ = λ/d

    파장 600nm 근방에서 분해 가능한 파장 간격은 다음과 같이 구할 수 있다.

    Δλ = λ/(N*d*cosθ)

    여기서, N은 회절격자의 눈금 수이다.

    N = 4000 grooves/cm = 40000 grooves/m

    d = 1/N = 2.5x10^-5 m

    cosθ = sqrt(1-sin^2θ) = sqrt(1-(λ/d)^2)

    따라서,

    Δλ = λ/(N*d*cosθ) = λ/(40000*2.5x10^-5*sqrt(1-(λ/d)^2))

    파장 600nm 근방에서, 위 식을 계산하면 약 0.015nm이 된다. 따라서, 정답은 "0.015nm"이다.
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26. 굴절률이 1.5인 유리 내를 진행하는 광이 공기층과 만나는 경계에서 전반사가 일어날 임계각(critical angle, θc)은 얼마인가?

  1. 26°
  2. 42°
  3. 48°
  4. 53°
(정답률: 50%)
  • 임계각은 공기층에서 유리 내로 들어오는 광선이 전반사되는 각도로, 다음과 같은 식으로 구할 수 있다.

    sinθc = n2/n1

    여기서 n1은 공기의 굴절률인 1이고, n2는 유리의 굴절률인 1.5이다. 따라서,

    sinθc = 1.5/1 = 1.5

    sinθc의 최댓값은 1이므로, 이 값은 존재하지 않는다. 따라서 이 문제에서는 전반사가 일어나지 않고 모든 광선이 굴절되어 유리 내부로 들어간다. 따라서 정답은 "53°"이다.
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27. 다음 중 회절이론과 관계가 없는 것은?

  1. 호이겐스(Huygens) 원리
  2. 셀마이어(Sellmeier) 방정식
  3. 레일리-조머펠트(Rayleigh-Sommerfeld) 스칼라식
  4. 프레넬-키르히호프(Fresnel-Kirchhoff) 스칼라 이론
(정답률: 53%)
  • 셀마이어 방정식은 광섬유나 렌즈 등에서 광의 속도와 굴절률을 계산하는데 사용되는 방정식이며, 회절이론과 관련이 있습니다. 반면, 호이겐스 원리, 레일리-조머펠트 스칼라식, 프레넬-키르히호프 스칼라 이론은 모두 회절이론과 관련이 있습니다. 따라서 정답은 "셀마이어 방정식"입니다.
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28. 공간주파수(Spatial frequency)의 단위는?

  1. Hz
  2. cycles/mm
  3. cycles/s
  4. lines/s
(정답률: 62%)
  • 공간주파수는 일정한 거리나 면적에서 반복되는 주기적인 변화의 수를 나타내는 것이므로, 주파수와 같은 단위를 사용한다. 그러나 공간주파수는 거리나 길이에 대한 주기적인 변화를 나타내므로, 주파수 단위로 Hz를 사용하는 것이 아니라, 거리 단위로 cycles/mm를 사용한다. 따라서 정답은 "cycles/mm"이다.
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29. 단속파장(cut off wavelength)이 1.3μm인 단일모드 광섬유가 있다. 다음의 설명 중 맞는 것은?

  1. 파장이 1.5μm인 광파는 광섬유를 진행할 수 없다.
  2. 파장이 1μm인 광파는 광섬유를 진행할 수 없다.
  3. 파장이 1.5μm인 광파에 대해서는 1개 이상의 모드가 존재할 수 있다.
  4. 파장이 1μm인 광파에 대해서는 1개 이상의 모드가 존재할 수 있다.
(정답률: 55%)
  • 정답은 "파장이 1μm인 광파는 광섬유를 진행할 수 없다."가 아닌 "파장이 1.5μm인 광파는 광섬유를 진행할 수 없다."입니다.

    단속파장이 1.3μm인 단일모드 광섬유는 1.3μm 이하의 파장을 가진 광파만을 전달할 수 있습니다. 따라서 파장이 1.5μm인 광파는 광섬유를 진행할 수 없습니다.

    반면에 파장이 1μm인 광파에 대해서는 1개 이상의 모드가 존재할 수 있습니다. 이는 파장이 짧을수록 광섬유 내에서 전파가 진행하기 쉽기 때문입니다. 따라서 파장이 1μm 이하인 광파는 다중모드 광섬유에서 전달될 수 있습니다.
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30. 바둑판 격자 형태의 상을 변조하기 위해서 푸리에변환된 면 위에 몇 개의 구멍이 뚫린 마스크(공간필터)를 놓고, 광축에 수직으로 좁은 슬릿을 놓아서 수직 방향으로 분포된 고차 회절무늬만을 통과시킬 경우 어떤 상을 관찰할 수 있는가?

  1. 상을 관찰할 수 없다.
  2. 격자의 수평선만 볼 수 있다.
  3. 격자의 수직선만 볼 수 있다.
  4. 바둑판 격자 형태의 상을 볼 수 있다.
(정답률: 65%)
  • 푸리에 변환된 면 위에 구멍이 뚫린 마스크를 놓고, 수직 방향으로 분포된 고차 회절무늬만을 통과시키면, 수직 방향의 주기성이 강한 무늬가 제거되어 수평 방향의 주기성이 강한 무늬만 남게 된다. 따라서 격자의 수평선만 볼 수 있다.
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31. 어떤 원자가 10-8s 동안 wo의 각 진동수로 빛을 발하고 있었다면, 이 빛의 주파수 반치폭(full width at half maximum)은 얼마인가?

  1. 10 MHz
  2. 16 MHz
  3. 100 MHz
  4. 628 MHz
(정답률: 47%)
  • 주파수 반치폭은 빛의 주파수가 얼마나 넓게 분포되어 있는지를 나타내는 지표이다. 이는 빛의 스펙트럼이 얼마나 넓게 분포되어 있는지를 나타내는 것으로, 스펙트럼이 좁을수록 주파수 반치폭은 작아지고, 스펙트럼이 넓을수록 주파수 반치폭은 커진다.

    주어진 문제에서는 원자가 wo의 각 진동수로 10-8s 동안 빛을 발하고 있으므로, 이 빛은 wo의 주파수를 갖는 단일 주파수 라인이 아니라, wo를 중심으로 어느 정도 넓게 분포된 스펙트럼을 갖게 된다.

    이 스펙트럼의 주파수 반치폭을 구하기 위해서는, 스펙트럼의 너비를 나타내는 지표인 라인 폭(line width)을 알아야 한다. 일반적으로 라인 폭은 빛의 진폭이 최대값의 절반으로 감소한 지점의 주파수 차이를 의미한다.

    따라서, 이 문제에서는 라인 폭이 wo/2π × 10-8 이다. 여기서 2π는 라디안과 각도를 변환하는 상수이다.

    주파수 반치폭은 라인 폭의 두 배이므로, 주파수 반치폭은 wo/π × 10-8 이다.

    따라서, 주파수 반치폭은 wo/π × 10-8 = wo/3.14 × 108 이다.

    보기 중에서 이 값과 가장 가까운 값은 "628 MHz" 이므로, 정답은 "628 MHz" 이다.
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32. 임의의 고정된 평관의 입력광에 대해 투과측이 서로 임의의 각도로 설정된 두 개의 선편광기 사이에 λ/2 파장판을 위치시켜 360도 회전시켜가며 출력광의 광세기를 관측하였다. 이 때 출력광의 최대 광세기는 몇 번 관찰되겠는가?

  1. 1번
  2. 2번
  3. 3번
  4. 4번
(정답률: 62%)
  • λ/2 파장판은 선형 광 진동을 원형 광 진동으로 변환시키는 역할을 한다. 따라서 파장판을 회전시키면 원형 광 진동의 방향이 변하게 되고, 이는 출력광의 광세기에 영향을 미친다.

    λ/2 파장판을 360도 회전시키면 원래의 선형 광 진동 방향으로 돌아오게 되므로, 출력광의 광세기는 주기적으로 변화하게 된다. 이 주기는 360도이므로, 최대 광세기는 4번 관찰될 것이다.

    따라서 정답은 "4번"이다.
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33. 광섬유에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. single mode fiber는 섬유의 연결접착이 multimode fiber보다 용이하다.
  2. multimode fiber에는 LED를 광원으로 사용할 수 있다.
  3. GRIN fiber는 multimode fiber 보다 신호의 분산이 작다.
  4. multimode fiber는 single mode fiber 보다 가격이 저렴하다.
(정답률: 37%)
  • "single mode fiber는 섬유의 연결접착이 multimode fiber보다 용이하다." 이 설명이 틀린 것이다. 실제로는 single mode fiber의 코어 직경이 작아서 연결접착이 더 어렵다. 따라서, multimode fiber가 single mode fiber보다 연결접착이 더 용이하다.
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34. 유리나 플라스틱 등 매질의 공간적 굴절률 변화나 공기의 난류 현상 등을 눈으로 직접 관찰하고자 할 때 사용할 수 있는 것은?

  1. 코누와선
  2. 라우에 사진
  3. 엑스선 사진
  4. 무아레 무늬
(정답률: 63%)
  • 정답은 "무아레 무늬"입니다. 이는 광학 현상 중 하나로, 유리나 플라스틱 등의 매질에서 굴절률이 서로 다른 영역이 만나는 곳에서 빛이 굴절되어 생기는 패턴입니다. 이 패턴은 눈으로 쉽게 관찰할 수 있으며, 매질의 굴절률 변화나 공기의 난류 현상 등을 직접 확인할 수 있습니다. 다른 보기들은 광학 현상과는 관련이 없습니다.
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35. 파동이 진행할 때 회절하는 정도에 관계되는 것은?

  1. 파장
  2. 흡수
  3. 진폭
  4. 복사조도
(정답률: 58%)
  • 파동이 진행할 때 회절하는 정도는 파장의 길이에 관계되어 있습니다. 파장이 짧을수록 물체의 작은 구멍이나 불규칙한 표면에서 더 많은 회절이 일어나기 때문에 파장이 짧을수록 회절하는 정도가 높아집니다. 따라서 정답은 "파장"입니다. "흡수"는 파동이 흡수되는 정도를 나타내는 용어이며, "진폭"은 파동의 크기를 나타내는 용어입니다. "복사조도"는 물체가 방출하는 빛의 양을 나타내는 용어입니다.
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36. 대물경 지름이 1.0m인 반사망원경으로 밤하늘에 보이는 별이 이중성(double star)인지 아닌지를 밝혀내려 한다. 사용하는 빛의 파장이 5000Å이라면 이 망원경으로 식별할 수 있는 연성의 최소 각분리도(θ)는 약 얼마인가? (단, 망원경의 수차와 대기 운동에 의한 상의 흐려짐은 없다고 가정한다.)

  1. 2.0 × 10-10 radian
  2. 3.0 × 10-9 radian
  3. 5.1 × 10-8 radian
  4. 6.1 × 10-7 radian
(정답률: 50%)
  • 각분리도(θ)는 파장(λ)과 망원경의 지름(D)에 의해 결정된다. 따라서, θ = 1.22λ/D로 계산할 수 있다. 여기서 파장은 5000Å, 지름은 1.0m이므로, θ = 1.22 × 5000Å / 1.0m = 6.1 × 10^-7 radian이다. 따라서, 정답은 "6.1 × 10^-7 radian"이다.
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37. 굴절률 1.5인 유리에 어떤 물질을 1층 증착시켜 물속에서 수직으로 사용할 때 반사율이 최소가 되게 하려고 한다. 굴절률이 어떤 값을 갖는 물질을 증착해야 가장 효과가 크겠는가?

  1. 1.4
  2. 1.7
  3. 1.8
  4. 2.2
(정답률: 54%)
  • 반사율이 최소가 되려면 유리와 증착된 물질의 경계면에서 반사가 일어나지 않아야 한다. 이를 위해서는 유리와 증착된 물질의 굴절률이 서로 같아야 한다. 따라서 유리의 굴절률인 1.5와 가장 가까운 값인 1.4를 갖는 물질을 증착해야 반사율이 최소가 된다. 따라서 정답은 "1.4"이다.
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38. 세기가 I(x) = 5sin 5x + 20 으로 표현되는 일차원 공간상의 간섭무늬가 있다. 이 간섭무늬의 가시도(visibility)는 얼마인가?

  1. 1/8
  2. 1/4
  3. 1/2
  4. 1
(정답률: 59%)
  • 간섭무늬의 가시도는 세기의 최대값과 최소값의 차이를 최대값과 최소값의 합으로 나눈 값으로 구할 수 있다. 따라서 세기의 최대값은 25, 최소값은 15이므로 가시도는 (25-15)/(25+15) = 1/4 이다.
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39. 그림과 같은 영의 이중슬릿 실험에서, 두 슬릿 간 간격이 0.2mm 이고 source slit(A)과 두 슬릿(B)간의 거리가 10cm, 두 슬릿에서 스크린까지의 거리가 30cm 라면, 스크린에서 간섭무늬를 볼 수 있는 최대 source slit의 폭(Smax)는 얼마인가? (단, 광의 파장은 500 nm로 한다.)

  1. 0.25mm
  2. 0.50mm
  3. 0.75mm
  4. 1.00mm
(정답률: 62%)
  • 간섭무늬를 볼 수 있는 조건은 두 슬릿에서 나온 빛이 서로 간섭하여 일정한 간격으로 굴절되어 스크린에 도달하는 것이다. 이 간격은 빛의 파장과 두 슬릿 간 거리에 의해 결정된다. 따라서, 최대 간섭무늬를 볼 수 있는 조건은 두 슬릿 간 거리와 빛의 파장이 가장 작을 때이다. 이 문제에서 두 슬릿 간 거리는 0.2mm 이므로, 빛의 파장이 최소인 파란색(500nm)을 사용할 때 최대 간섭무늬를 볼 수 있다. 이때, 최대 간섭무늬를 볼 수 있는 source slit의 폭(Smax)는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    Smax = (λL) / d

    여기서 λ는 빛의 파장, L은 source slit과 스크린 간 거리, d는 두 슬릿 간 거리이다. 따라서, Smax = (500nm x 10cm) / 0.2mm = 25,000nm = 0.25mm 이다. 따라서 정답은 "0.25mm"이다.
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40. 투과형 홀로그램을 기준파로 비출 때 기준파의 파장이 변호함에 따라 재생 상에 일어나는 변화가 아닌 것은?

  1. 크기가 변화한다.
  2. 모양이 달라진다.
  3. 밝기가 달라진다.
  4. 재생위치기 달라진다.
(정답률: 53%)
  • 투과형 홀로그램은 물체의 3차원 정보를 저장하고 재생하는데 사용되는데, 기준파의 파장이 변화하면 재생되는 물체의 크기나 밝기가 변화할 수 있습니다. 하지만 물체의 모양은 변하지 않습니다. 이는 투과형 홀로그램이 물체의 광파를 저장하기 때문입니다. 따라서 기준파의 파장이 변화하더라도 저장된 물체의 모양은 변하지 않습니다.
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3과목: 광학계측과 광학평가

41. 진공 중에서 열 증발 방법으로 광학 렌즈 표면에 광학 박막을 만들려고 한다. 작업 공정에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 일반적으로 단층 무반사 박막으로는 MgF2를 사용한다.
  2. 고품질 박막을 증착하기 위해서 챔버 내부의 진공도는 10-5 Torr 이하에서 증착을 시작한다.
  3. 간단한 단층 거울 코팅에는 알루미늄을 사용한다.
  4. 두께가 균일한 박막을 얻기 위하여 증착 작업 중에는 기판의 회전 작업을 멈추어야 한다.
(정답률: 63%)
  • "간단한 단층 거울 코팅에는 알루미늄을 사용한다."가 옳지 않은 설명이다. 일반적으로 알루미늄은 거울 코팅에 사용되지만, 단층 무반사 박막을 만들 때에는 MgF2가 사용된다.

    두께가 균일한 박막을 얻기 위해서 증착 작업 중에는 기판의 회전 작업을 멈추어야 하는 이유는, 기판이 회전하면 박막의 두께가 균일하지 않게 증착될 수 있기 때문이다. 따라서, 증착 작업 중에는 기판을 고정시켜서 균일한 두께의 박막을 얻을 수 있도록 해야 한다.
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42. 볼록렌즈와 오목렌즈를 접합하여 하나의 렌즈로 만들었을 때 볼록렌즈는 BK7 재료로 오목렌즈는 F2 재료를 사용하여 만들었다면 이 접합렌즈를 만든 가장 큰 목적은 무엇인가?

  1. 구면수차를 줄이기 위해서이다.
  2. 색지움 렌즈를 만들기 위해서이다.
  3. 렌즈 초점 거리를 조절하기 위해서이다.
  4. 광학계에서 나타나는 왜곡 수차를 줄이기 위해서이다.
(정답률: 67%)
  • 볼록렌즈와 오목렌즈를 접합하여 하나의 렌즈로 만들면 구면수차가 줄어들어 광학계에서 나타나는 왜곡 수차를 줄일 수 있습니다. 이는 색지움 렌즈를 만들기 위해서 필요한 조건 중 하나입니다. 따라서 이 접합렌즈를 만든 가장 큰 목적은 "색지움 렌즈를 만들기 위해서"입니다.
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43. 어떤 현미경을 대물렌즈 초점과 대안렌즈의 초점 사이의 거리가 16.0cm 가 되도록 설계하였다. 이 현미경에서 20×의 배율을 갖는 대물렌즈의 초점거리는 얼마가 되어야 하는가?

  1. 20.0 cm
  2. 16.0 cm
  3. 4.0 cm
  4. 0.8 cm
(정답률: 37%)
  • 현미경에서의 배율은 대물렌즈의 초점거리를 조경렌즈의 초점거리로 나눈 것이다. 따라서, 배율 = 대물렌즈의 초점거리 / 조경렌즈의 초점거리 이다. 이 문제에서는 배율이 20배이므로, 대물렌즈의 초점거리는 조경렌즈의 초점거리의 20배가 된다. 대안렌즈의 초점거리는 대물렌즈 초점과의 거리가 16.0cm 이므로, 조경렌즈의 초점거리는 대물렌즈 초점거리 + 16.0cm 이 된다. 따라서, 대물렌즈의 초점거리 = 20 × (대안렌즈의 초점거리 - 16.0cm) 이 된다. 이를 계산하면 대물렌즈의 초점거리는 0.8cm 가 된다.
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44. 프리즘을 이용하는 분광기를 제작하고자 한다. 프리즘의 재질로는 아래의 여러 유리가 있는데 이 중에서 분해능을 최대로 하는 유리는 어느 것인가?

  1. 511 - 635
  2. 574 - 577
  3. 584 - 460
  4. 605 – 436
(정답률: 50%)
  • 프리즘을 이용한 분광기는 빛을 여러 색으로 분해하여 각 색의 파장을 측정하는데 사용된다. 이때, 분광기의 분해능은 인접한 파장의 차이를 구별할 수 있는 능력을 의미한다. 따라서 분해능이 높을수록 더 정확한 파장 측정이 가능하다.

    주어진 보기에서 "605 – 436"은 파장의 차이를 의미한다. 이 중에서 이 값이 가장 큰 유리를 선택해야 분해능이 최대가 된다. 따라서 정답은 "605 – 436"이다.
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45. 어떤 물질 안에서 빛의 속도가 1.5×108 m/s 이다. 이 물질의 굴절률은 얼마인가?

  1. 0.5
  2. 1.5
  3. 2.0
  4. 2.5
(정답률: 54%)
  • 물질의 굴절률은 빛이 진공에서의 속도에 비해 물질 안에서의 속도가 얼마나 느려지는지를 나타내는 값이다. 따라서 굴절률은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    n = 진공에서의 속도 / 물질 안에서의 속도

    여기서 주어진 물질 안에서의 속도는 1.5×10^8 m/s 이므로,

    n = 3×10^8 m/s / 1.5×10^8 m/s = 2.0

    따라서 이 물질의 굴절률은 2.0 이다.
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46. 렌즈의 뉴톤 링을 측정하여 알 수 있는 것은?

  1. 렌즈의 배율
  2. 렌즈의 굴절률
  3. 렌즈 표면의 곡률반경
  4. 렌즈의 주요점의 위치
(정답률: 58%)
  • 렌즈의 뉴턴 링은 빛이 렌즈를 통과할 때 발생하는 현상으로, 렌즈 표면의 곡률반경과 관련이 있습니다. 뉴턴 링의 모양과 크기는 렌즈 표면의 곡률반경에 따라 달라지기 때문에, 뉴턴 링을 측정하면 렌즈 표면의 곡률반경을 알 수 있습니다. 따라서 정답은 "렌즈 표면의 곡률반경"입니다.
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47. 색수차가 보정된 그림과 같은 접합렌즈가 양의 굴절능을 가질 때, 이 접합렌즈에서 볼록렌즈와 오목렌즈의 적절한 재질의 조합은?

  1. 볼록렌즈와 오목렌즈 모두 프린트 유리
  2. 볼록렌즈와 오목렌즈 모두 크라운 유리
  3. 볼록렌즈는 크라운 유리, 오목렌즈는 프린트 유리
  4. 볼록렌즈는 프린트 유리, 오목렌즈는 크라운 유리
(정답률: 59%)
  • 색수차가 보정된 그림에서 볼록렌즈는 빛을 집중시켜 더 작은 이미지를 만들어내는데, 이는 굴절능이 양수이기 때문이다. 반면, 오목렌즈는 빛을 분산시켜 더 큰 이미지를 만들어내는데, 이는 굴절능이 음수이기 때문이다. 따라서, 볼록렌즈와 오목렌즈의 굴절능이 서로 다르기 때문에, 이를 보완하기 위해 각각 적절한 재질을 선택해야 한다. 크라운 유리는 굴절률이 높아 볼록렌즈에 적합하고, 프린트 유리는 굴절률이 낮아 오목렌즈에 적합하다. 따라서, 볼록렌즈는 크라운 유리, 오목렌즈는 프린트 유리가 적절한 조합이다.
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48. MgF2 코팅 약품을 사용하여 연마된 BK7 렌즈 표면에 기준 파장 λ에 대해 단층 반사감소 박막을 입히려고 한다. 다음 중 가장 좋은 증착막 조건은?

  1. λ/8 광학 두께로 입힌다.
  2. λ/4 광학 두께로 입힌다.
  3. λ/2 광학 두께로 입힌다.
  4. λ의 광학 두께로 입힌다.
(정답률: 58%)
  • 정답은 "λ/4 광학 두께로 입힌다."이다.

    반사감소 박막은 빛의 파장에 따라 반사율이 감소하는 특성을 가지고 있다. 따라서 기준 파장 λ에서 가장 효과적인 반사감소를 위해서는 박막의 두께가 λ/4여야 한다. 이는 기준 파장 λ에서 반사파와 굴절파가 상호 간섭하여 반사율이 감소하는 효과를 가져오기 때문이다.

    반면, λ/8 광학 두께로 입힌다면 반사감소 효과가 λ/4보다 약해지게 되어 효과적이지 않다. λ/2 광학 두께로 입힌다면 반사감소 효과가 λ/4보다 강해져서 빛의 투과율이 감소하게 된다. 마지막으로, λ의 광학 두께로 입힌다면 박막이 너무 두껍기 때문에 빛의 투과율이 매우 낮아지게 된다.
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49. 삼각 프리즘에서 굴절률에 따른 빛의 편향(deviation)과 분산에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 굴절률이 크면 분산이 크다.
  2. 굴절률이 크면 분산이 작다.
  3. 굴절률이 크면 많이 편향된다.
  4. 굴절률이 크면 적게 편향된다.
(정답률: 59%)
  • 정답은 "굴절률이 크면 많이 편향된다."입니다.

    삼각 프리즘에서 빛은 삼각형의 각을 지날 때마다 굴절되며, 이 때 빛의 경로가 바뀌어 편향이 발생합니다. 굴절률이 크면 빛이 물질 내에서 느리게 이동하므로 굴절각이 커지게 되어 더 많은 편향이 발생합니다. 따라서 굴절률이 크면 많이 편향된다는 것이 옳은 설명입니다. 분산과는 관련이 없습니다.
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50. 플라스틱 렌즈가 광학유리 렌즈보다 좋은 점을 설명한 것 중 틀린 것은?

  1. 열팽창 계수가 작다.
  2. 일반적으로 원자재 값이 저렴하다.
  3. 필요시 원자재에 염색을 할 수 있다.
  4. 비구면도 용이하게 성형(mold) 할 수 있다.
(정답률: 54%)
  • "열팽창 계수가 작다."가 틀린 것입니다. 실제로는 플라스틱 렌즈는 광학유리 렌즈보다 열팽창 계수가 크기 때문에 온도 변화에 더 민감하게 반응할 수 있습니다.

    플라스틱 렌즈가 광학유리 렌즈보다 좋은 점은 일반적으로 원자재 값이 저렴하고, 필요시 원자재에 염색을 할 수 있으며, 비구면도 용이하게 성형(mold) 할 수 있다는 것입니다.
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51. 지름이 10cm인 대물경의 각 분해능(angular resolution)은 약 얼마인가? (단, 빛의 파장은 500nm 이다.)

  1. 0.2 sec
  2. 0.7 sec
  3. 1.3 sec
  4. 2.6 sec
(정답률: 43%)
  • 각 분해능은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    각 분해능 = 1.22 × 파장 / 지름

    여기서 파장은 500nm, 지름은 10cm로 주어졌으므로,

    각 분해능 = 1.22 × 500nm / 10cm

    = 0.061 arcsec

    하지만 이것은 이론적인 값으로, 실제로는 많은 요인들이 각 분해능을 제한한다. 이러한 요인들 중 하나는 대기의 흐림이다. 따라서, 대물경의 실제 각 분해능은 이론적인 값보다 약간 나쁘다.

    실제 대물경의 각 분해능은 대략 1.3 arcsec 정도이다. 이는 이론적인 값보다 약 20배 정도 크다. 이는 대기의 흐림, 대물경의 광학적인 결함 등이 각 분해능을 제한하기 때문이다.
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52. 다음 중 Wollaston 프리즘에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. Rochon 프리즘을 말한다.
  2. Nicol 프리즘과 동일 형태이다.
  3. 결정축에 평행한 2개의 방해석 또는 수정직각 프리즘으로 구성된다.
  4. 이 프리즘에 빛이 들어가면 편광명을 달리하여 굴절각이 다른 2개의 편광으로 나뉘어진다.
(정답률: 65%)
  • 이 프리즘에 빛이 들어가면 편광명을 달리하여 굴절각이 다른 2개의 편광으로 나뉘어진다. 이는 Wollaston 프리즘의 특징으로, 빛이 결정체 내부를 통과할 때 결정체의 구조에 따라 굴절각이 다르게 나타나기 때문이다. 따라서 이 프리즘은 광학 실험에서 편광된 빛을 분리하는 데 사용된다.
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53. 다음은 편광현미경을 이용하여 결정을 관측한 코노스코프(cono-scope)이다. 단축 결정(uniaxial crystal)에 대한 것은?

(정답률: 54%)
  • 편광현미경으로 결정을 관측할 때, 결정의 광학적 특성에 따라 광선이 다르게 굴절되어 관측된다. 단축 결정은 광선이 하나의 방향으로만 굴절되므로, 광선이 하나의 점에서 만나게 된다. 따라서, 코노스코프에서 단축 결정을 관측하면 ""와 같은 모양이 나타난다.
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54. 람스덴(Ramsden), 호이겐스(Huygens), 컬너(Kellner) 및 에르플(Erfle) 등의 이름과 관련된 것은?

  1. 접안렌즈
  2. 망원경
  3. 간섭계
  4. 굴절계
(정답률: 42%)
  • 이름들은 모두 망원경의 렌즈 디자인에 관련된 것입니다. 접안렌즈는 망원경에서 사용되는 렌즈 중 하나로, 눈이 렌즈에 직접 접촉하여 더 넓은 시야각을 제공하고 더 밝은 이미지를 만들어냅니다. 따라서 망원경에서 접안렌즈는 중요한 역할을 합니다. 간섭계와 굴절계는 렌즈의 굴절과 관련된 실험에 사용되는 장비입니다.
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55. 대물렌즈와 대안렌즈가 사용되는 현미경의 총 배율은?

  1. 대물렌즈의 배율과 현미경 통의 길이를 곱한 값
  2. 대물렌즈의 배율과 대안렌즈의 배율을 곱한 값
  3. 대안렌즈 배율을 대물렌즈의 배율로 나눈 값
  4. 대물렌즈의 배율에 대안렌즈 배율과 현미경 통의 길이를 곱한 값
(정답률: 54%)
  • 대물렌즈와 대안렌즈가 사용되는 현미경의 총 배율은 "대물렌즈의 배율과 대안렌즈의 배율을 곱한 값"이다. 이는 대물렌즈가 물체를 확대시키는 배율을 나타내고, 대안렌즈가 대물렌즈에서 형성된 이미지를 다시 확대시키는 배율을 나타내기 때문이다. 따라서 두 배율을 곱하면 전체적인 확대 배율이 계산된다.
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56. 카메라 렌즈의 f-수(f/#)와 필름의 노출시간(T) 사이의 관계로 옳은 것은?

(정답률: 67%)
  • f-수와 노출시간은 역의 관계에 있다. 즉, f-수가 작아지면 노출시간이 길어지고, f-수가 커지면 노출시간이 짧아진다. 이는 빛의 양이 f-수의 제곱에 반비례하기 때문이다. 따라서, 보기 중에서 f-수가 작은 것은 노출시간이 길어지는 것이고, 그 중에서도 가장 작은 것은 ""이다.
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57. 비교적 고정밀도의 볼록렌즈나 오목렌즈에서 볼 수 있는 현상으로, 물체의 상은 선명하지만 모양이 변형되어 보이는 현상의 수차는?

  1. 색수차
  2. 코마수차
  3. 구면수차
  4. 왜곡수차
(정답률: 67%)
  • 왜곡수차는 고정밀도의 렌즈에서 물체의 상을 선명하게 보이지만, 렌즈의 곡률이나 두께 등의 영향으로 모양이 왜곡되어 보이는 현상을 말합니다. 따라서 정답은 "왜곡수차"입니다.
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58. 그림과 같은 투과특성을 지닌 필터(filter)는? (단, 가시광선의 대역에서만 고려하기로 하며, 그래프에서 가로의 단위는 μm 이다.)

  1. 무반사 코팅
  2. 대역 투과필터
  3. 장파장 투과필터
  4. 중성농도필터(neutral dengity filter)
(정답률: 50%)
  • 그림에서 보이는 필터는 특정한 파장대역의 빛을 일정한 비율로 투과시키는 중성농도필터이다. 이 필터는 빛의 세기를 감소시키지 않고 원래의 색상을 유지하면서 빛의 양을 조절할 수 있어서, 사진 촬영이나 광학 실험 등에서 매우 유용하게 사용된다.
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59. 다음 중 광학매질의 복굴절성을 이용한 프리즘이 아닌 것은?

  1. 포로(Porro) 프리즘
  2. 로촌(Rochon) 프리즘
  3. 월라스톤(Wollaston) 프리즘
  4. 글렌-푸코(Glan-Foucault) 프리즘
(정답률: 65%)
  • 포로(Porro) 프리즘은 광선을 두 번 반사시켜 90도 회전시키는 방식으로 작동하는 프리즘이다. 반면에 로촌(Rochon), 월라스톤(Wollaston), 글렌-푸코(Glan-Foucault) 프리즘은 광학매질의 복굴절성을 이용하여 광선을 분리하거나 회전시키는 방식으로 작동한다. 따라서 포로 프리즘은 광학매질의 복굴절성을 이용한 프리즘이 아니다.
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60. 다음 중 자외선에서 중적외선 영역까지의 넓은 파장 대역에 사용이 가능한 소재는?

  1. IRTRAN
  2. Zinc Selenide
  3. Calcium Fluoride
  4. Sodium Chloride
(정답률: 44%)
  • Calcium Fluoride는 자외선에서 중적외선 영역까지의 넓은 파장 대역에 사용이 가능한 소재이다. 이는 Calcium Fluoride가 넓은 파장 대역에서 투과성이 뛰어나기 때문이다. Zinc Selenide와 Sodium Chloride는 자외선 영역에서 높은 투과성을 가지지만, 중적외선 영역에서는 흡수되는 경향이 있다. IRTRAN은 중적외선 영역에서 높은 투과성을 가지지만, 자외선 영역에서는 흡수되는 경향이 있다.
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4과목: 레이저 및 광전자

61. 그림과 같이 수직방향으로 편광된 빛이 분극축이 45°로 편광투과방향을 회전시켠 편광자(Polarizer)에 입사하면 이 편광자를 통과하는 광량은 입사광량의 몇 %가 되는가? (단, 편광자는 이상적인 것으로 가정한다.)

  1. 0%
  2. 45%
  3. 50%
  4. 100%
(정답률: 56%)
  • 분극축이 45°로 편광투과방향을 회전시킨 편광자는 수직방향으로 편광된 빛을 50%만 투과시키기 때문에, 입사광량의 50%만이 편광자를 통과하여 나올 것이다. 따라서 정답은 "50%"이다.
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62. 광학결정에 의한 빛의 제어 기능 또는 변호나 기능이 아닌 것은?

  1. 광신호를 전기신호로 변환
  2. 전기신호를 광신호로 변환
  3. 광으로 음(音)을 제어
  4. 자기로 광을 제어
(정답률: 54%)
  • 광학결정은 광학적인 신호를 전기적인 신호로 변환하거나 전기적인 신호를 광학적인 신호로 변환하는 기능을 가지고 있습니다. 하지만 광학결정은 음(音)을 제어하는 기능을 가지고 있지 않습니다. 따라서 정답은 "광으로 음(音)을 제어" 입니다.
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63. 레이저 빛의 특징으로 옳은 것은?

  1. 종파이고 공간에 매질이 있어야 전파된다.
  2. 횡파이고 공간에 매질이 없어도 전파된다.
  3. 종파이고 공간에 매질이 없어도 전파된다.
  4. 횡파이고 공간에 매질이 있어야 전파된다.
(정답률: 54%)
  • 레이저 빛은 횡파이고 공간에 매질이 없어도 전파됩니다. 이는 레이저 빛이 전자기파의 일종으로, 전자기파는 공간에 매질이 없어도 전파될 수 있기 때문입니다. 또한, 레이저 빛은 진폭과 주파수가 일정하며, 진행 방향이 일직선으로 일정합니다. 이러한 특징으로 인해 레이저 빛은 광학적인 용도로 많이 사용됩니다.
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64. 석영결정의 Faraday효과를 이용하여 진동면을 45°회전시키고자 한다. 석영의 베르데 상수는 상온 20℃에서 0.0166(min of arc gauss-1 cm-1)이다. 자기장을 105 Gauss의 세기로 걸어주었을 때 석영의 두께는 약 얼마인가?

  1. 1.63cm
  2. 3.26cm
  3. 16.3cm
  4. 32.6cm
(정답률: 43%)
  • Faraday 효과는 직선적으로 광선이 통과하는 광학 물질에서 광선의 진폭을 회전시키는 현상이다. 이를 이용하여 진동면을 회전시키기 위해서는 석영 결정의 두께를 알아야 한다.

    Faraday 효과에서 회전각은 다음과 같이 주어진다.

    θ = VBL

    여기서 V는 베르데 상수, B는 자기장의 세기, L은 광선이 통과하는 광학 물질의 두께이다.

    따라서 L = θ / VB 이다.

    주어진 문제에서 회전각은 45°이고, 베르데 상수는 0.0166(min of arc gauss-1 cm-1)이다. 또한 자기장의 세기는 105 Gauss이다.

    따라서 L = (45°) / (0.0166(min of arc gauss-1 cm-1) × 105 Gauss) = 1.63cm 이다.

    따라서 정답은 "1.63cm"이다.
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65. 다음 중 빛의 결맞음 길이가 가장 중요하게 이용되는 것은?

  1. 라만 산란
  2. 광전 효과
  3. 홀로그래피
  4. Fabry – Perot 간섭계
(정답률: 39%)
  • 홀로그래피는 빛의 결맞음 길이를 이용하여 3차원 이미지를 만들어내는 기술입니다. 따라서 빛의 결맞음 길이가 가장 중요하게 이용되는 것은 홀로그래피입니다. 라만 산란은 빛이 물체에 부딪혀서 흩어지는 현상을 말하며, 광전 효과는 물질이 빛을 받아 전기적인 에너지를 발생시키는 현상을 말합니다. Fabry-Perot 간섭계는 빛이 두 개의 반사판 사이를 왕복하면서 간섭패턴을 만들어내는 기술입니다.
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66. 다음 중 균질 선폭확대(homogeneous broadening)의 요인이 아닌 것은?

  1. 충돌
  2. 도플러(Doppler) 효과
  3. 레이저 발진관의 압력
  4. 에너지 준위의 수명(life time)
(정답률: 25%)
  • 도플러 효과는 광원이나 입자가 운동하면서 발생하는 파장의 이동으로 인한 스펙트럼 선의 넓어짐 현상이다. 따라서 균질 선폭확대와는 관련이 없다. 따라서 정답은 "도플러(Doppler) 효과"이다.
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67. 이차 비선형과학효과(Susceptibility 2차항에 의한 결과)가 아닌 것은?

  1. Optical Rectification
  2. Harmonic Generation
  3. Sum-frequency Generation
  4. Four-Wave Mixing
(정답률: 65%)
  • Four-Wave Mixing은 이차 비선형과학효과가 아니라 세번째 차수 비선형과학효과에 해당한다. 이는 세 개의 광파가 상호작용하여 새로운 광파가 생성되는 현상으로, 이차 비선형과학효과와는 달리 광파의 주파수가 완전히 다른 경우에도 일어날 수 있다. 따라서 Four-Wave Mixing은 이차 비선형과학효과(Susceptibility 2차항)가 아닌 것이다. 반면, Optical Rectification, Harmonic Generation, Sum-frequency Generation은 모두 이차 비선형과학효과에 해당한다.
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68. 레이저 공진기(resonator)의 두 거울의 반사율이 각각 99% 이고 길이가 0.5m 일 때 단일 모드로 공진시 선폭을 구하면?

  1. 95 kHz
  2. 190 kHz
  3. 380 kHz
  4. 950 0
(정답률: 47%)
  • 레이저 공진기의 선폭은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    선폭 = c / (2L * ν)

    여기서 c는 빛의 속도, L은 공진기의 길이, ν는 공진주파수입니다.

    두 거울의 반사율이 99%이므로, 공진주파수는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    공진주파수 = c / (2L * n)

    여기서 n은 자연수입니다. 단일 모드로 공진할 때는 n=1이므로,

    공진주파수 = c / (2L)

    따라서 선폭은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    선폭 = c / (2L * 공진주파수) = c / (2L * c / (2L)) = 1

    즉, 선폭은 1m입니다.

    따라서 정답은 "950 0"이 아니라 "1"입니다. "950 0"은 오타일 가능성이 있습니다.
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69. 다음 스톡스 벡터는 무슨 편광을 나타내는가?

  1. 우원형 편광
  2. 좌원형 편광
  3. 선형편광(수평)
  4. 선형편광(수직)
(정답률: 58%)
  • 이 스톡스 벡터는 "우원형 편광"을 나타낸다. 이는 진폭이 같은 두 개의 직교하는 원형 진동이 합쳐져서 만들어진 편광이다. 이를 수식으로 나타내면 다음과 같다:

    $E_x = Acos(omega t)$

    $E_y = Acos(omega t + phi)$

    여기서 $A$는 진폭, $omega$는 각주파수, $phi$는 위상차이를 나타낸다. 이 스톡스 벡터에서는 $A_x = A_y$이고 $phi = frac{pi}{2}$이므로 우원형 편광을 나타낸다.
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70. 연속동작(continuous wave)레이저 발진시 공진기 내부 레이저 매질의 증폭에 의한 이득(g)과 회절, 거울투과율 등에 의한 손실(α)의 관계는?

  1. g > α
  2. g < α
  3. g = α
  4. g = √α
(정답률: 48%)
  • 연속동작 레이저에서는 공진기 내부의 레이저 매질에서 발생한 광자들이 계속해서 증폭되어 나가게 됩니다. 이때 증폭된 광자들은 거울에 반사되어 다시 공진기 내부를 돌아가게 됩니다. 이러한 반사와 증폭 과정에서는 일부 광자가 회절이나 거울투과 등의 손실을 일으키게 됩니다.

    따라서 이득(g)과 손실(α)의 관계는 다음과 같습니다.

    g > α : 이 경우에는 증폭이 손실보다 더 많이 일어나므로 레이저 출력이 증폭되어 나가게 됩니다.

    g < α : 이 경우에는 손실이 증폭보다 더 많이 일어나므로 레이저 출력이 감소하게 됩니다.

    g = α : 이 경우에는 증폭과 손실이 서로 상쇄되므로 레이저 출력이 일정하게 유지됩니다.

    g = √α : 이 경우에는 증폭과 손실이 서로 균형을 이루어 레이저 출력이 최대가 됩니다.

    따라서 연속동작 레이저에서는 이득과 손실이 서로 균형을 이루어야 안정적인 레이저 출력을 얻을 수 있습니다. 이를 위해서는 적절한 거울투과율과 회절 등의 손실을 갖는 광학소자를 사용하거나, 적절한 레이저 매질을 선택하는 등의 방법이 사용됩니다.
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71. 방해석(calcite)을 사용하여 선형 편광자(linear polatizer)를 만들 때 적용되는 광학적 특성은?

  1. 복굴절
  2. 반사
  3. 회절
  4. 간섭
(정답률: 50%)
  • 방해석은 광섬유, 레이저, 광학기기 등에서 광선을 제어하는 데 사용되는 광학 물질입니다. 방해석은 선형 편광자를 만들 때 사용되며, 이때 적용되는 광학적 특성은 "복굴절"입니다.

    복굴절은 광선이 광학 물질을 통과할 때 광선의 속도와 방향이 변화하는 현상입니다. 방해석은 이러한 복굴절 특성을 이용하여 광선을 하나의 방향으로만 통과시키는 선형 편광자를 만들어냅니다.

    따라서, 방해석을 사용하여 선형 편광자를 만들 때 적용되는 광학적 특성은 "복굴절"입니다.
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72. Michelson 간섭계에 He-Ne 레이저 빔을 광원으로 사용하여 실험할 때 다음 설명 중 틀린 것은?

  1. 파장폭(선폭)이 좁으면 빨강색의 간섭무늬가 뚜렷하게 나타난다.
  2. 간섭무늬가 동심원으로 나타날 때도 있고 평행선으로 나타날 때도 있다.
  3. 한쪽 거울을 광축방향으로 이동함으로써 동심원 무늬 전체가 평행으로 이동한다.
  4. 한쪽 거울을 광축방향으로 이동함으로써 동심원 무늬가 하나씩 사라지거나 생겨난다.
(정답률: 63%)
  • "한쪽 거울을 광축방향으로 이동함으로써 동심원 무늬 전체가 평행으로 이동한다."이 맞는 설명이므로, 틀린 것은 없다.

    한쪽 거울을 광축방향으로 이동하면 광의 경로가 바뀌어 간섭무늬가 이동하게 된다. 이 때, 동심원 무늬 전체가 평행으로 이동하는 이유는 Michelson 간섭계에서는 빛이 거울을 반사할 때, 반사각과 입사각이 같아지도록 거울을 조정하기 때문이다. 따라서, 한쪽 거울을 광축방향으로 이동하면 빛의 경로가 바뀌어도 반사각과 입사각이 여전히 같아지므로, 동심원 무늬 전체가 평행으로 이동하게 된다.
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73. 부산송파 변조를 사용하는 방식으로 각각의 메시지를 서로 다른 부반송파로 변조하여 다수의 메시지를 동시에 광섬유를 통해 전송할 수 있는 방식은 다음 중 어떤 것인가?

  1. 시 분할 다중화
  2. 파장 분할 다중화
  3. 주파수 분할 다중화
  4. 헤테로다인 다중화
(정답률: 58%)
  • 주파수 분할 다중화는 각각의 메시지를 서로 다른 주파수 대역으로 변조하여 전송하는 방식이다. 이 방식은 광섬유의 대역폭을 효율적으로 사용할 수 있어 다수의 메시지를 동시에 전송할 수 있다. 따라서 부산송파 변조를 사용하는 방식으로 각각의 메시지를 서로 다른 부반송파로 변조하여 다수의 메시지를 동시에 광섬유를 통해 전송하는 방식은 주파수 분할 다중화이다.
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74. 다음 전기 광학 효과를 설명한 것 중 틀린 것은?

  1. 커(Kerr) 계수는 2차 전기 광학계수이다.
  2. 위상 변조기는 전기 광학 효과를 이용한 전기광학 소자이다.
  3. 횡방향 변조기는 광선의 진행 방향과 전압이 걸린 방향이 서로 직각이다.
  4. 비등방성 결정의 굴절률은 매질을 지나는 광의 진동 방향에 관계없다.
(정답률: 48%)
  • "비등방성 결정의 굴절률은 매질을 지나는 광의 진동 방향에 관계없다."는 틀린 설명입니다. 비등방성 결정은 광선이 지나가는 방향에 따라 굴절률이 달라지기 때문에 광의 진동 방향에 따라 굴절률이 달라집니다. 이는 이중굴절 현상으로 나타납니다.
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75. 광음향분광법(Acousto – Optic Spectroscopy)을 이용하여 측정할 수 있는 것은?

  1. 온도 측정
  2. 대기오염 측정
  3. 거리 측정
  4. 거대분자의 크기측정
(정답률: 67%)
  • 광음향분광법은 소리와 빛의 상호작용을 이용하여 물질의 물리적, 화학적 특성을 분석하는 기술입니다. 이를 이용하여 대기오염 측정이 가능합니다. 대기오염 물질은 소리와 빛의 상호작용에 따라 다른 반응을 보이기 때문에 광음향분광법을 이용하여 대기오염 물질의 종류와 농도를 측정할 수 있습니다. 따라서 대기오염 측정이 가능한 것입니다.
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76. N개의 광자가 비선형 결정을 지나면서 제3차 고조파 발생(third harmonic generation) 과정을 통하여 파장이 다른 광자로 손실없이 완전히 변환되었다. 발생한 제3차 고조파의 광자 수는 몇 개인가?

  1. N/3
  2. N/2
  3. N
  4. 3N
(정답률: 67%)
  • 제3차 고조파 발생 과정에서 원래의 광자 3개가 합쳐져서 하나의 제3차 고조파 광자가 생성된다. 따라서 N개의 광자가 있으면 제3차 고조파 광자는 N/3개가 생성된다. 따라서 정답은 "N/3"이다.
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77. 레이저 광속에 대한 결맞음성의 종류와 측정 장치를 연결한 것 중 옳은 것은?

  1. 시간결맞음성 – 영의 실험
  2. 시간결맞음성 – 마이켈슨 간섭계
  3. 공간결맞음성 – Fabry Perot 간섭계
  4. 공간결맞음성 – 프리즘 분광기
(정답률: 50%)
  • 레이저 광속에 대한 결맞음성의 종류는 시간결맞음성과 공간결맞음성이 있습니다. 시간결맞음성은 빛의 속도가 다른 두 경로를 따라 이동할 때, 두 경로에서 도달하는 시간이 다르게 되는 현상을 말합니다. 이를 측정하기 위해 사용되는 장치 중 하나가 마이켈슨 간섭계입니다. 마이켈슨 간섭계는 빛이 거울을 통과하면서 발생하는 간섭 현상을 이용하여 빛의 속도를 측정하는 장치입니다. 따라서 "시간결맞음성 – 마이켈슨 간섭계"가 정답입니다.
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78. 어떤 레이저의 출력이 10W이고 레이저 광속의 직경이 0.1cm 이다. 이 레이저를 렌즈로 집속하여 광속의 직경이 0.01cm 가 되게 하였다. 이 레이저의 단위면적당 세기(W/cm2)는 몇 배 증가하겠는가?

  1. 10배
  2. 100배
  3. 1000배
  4. 10000배
(정답률: 58%)
  • 레이저 출력은 일정하므로, 광속의 직경이 0.1cm에서 0.01cm로 줄어들면 단위 면적당 광속이 100배 증가하게 된다. 따라서, 단위면적당 세기도 100배 증가하게 된다. 따라서 정답은 "100배"이다.
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79. 굴절률 타원체(index ellipsoid) 방정식이 0.4X2 + 0.4Y2 + 0.3Z2 = 1 인 매질에서 x축 방향으로 편극된 광의 굴절률은 약 얼마인가?

  1. 1.38
  2. 1.48
  3. 1.58
  4. 1.68
(정답률: 42%)
  • x축 방향으로 편극된 광의 굴절률은 굴절률 타원체에서 x축 방향의 반지름을 따라 이동한 후, 해당 위치에서의 굴절률을 의미한다. 따라서, 굴절률 타원체 방정식에서 x에 해당하는 값인 0.4을 이용하여 x축 방향의 반지름을 구하면 다음과 같다.

    √(1/0.4) = 2.236

    따라서, x축 방향으로 편극된 광의 굴절률은 해당 위치에서의 굴절률을 의미하므로, 굴절률 타원체 방정식에 x=2.236를 대입하여 구한 굴절률을 구하면 다음과 같다.

    n = √(1/(0.4(2.236)^2 + 0.4(0)^2 + 0.3(0)^2)) = 1.58

    따라서, 정답은 "1.58"이다.
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80. 다음 중 파장 가변성이 좋아 분광학 등에 가장 널리 이용되는 레이저는?

  1. 색소 레이저
  2. 아르곤 레이저
  3. Nd – YAG 레이저
  4. 헬름 – 네온 레이저
(정답률: 44%)
  • 색소 레이저는 파장 가변성이 좋아서 다양한 색상의 빛을 발생시킬 수 있기 때문에 분광학 등에서 가장 널리 이용됩니다. 이는 색소 레이저가 다양한 색소 분자를 자극하여 다양한 파장의 빛을 발생시킬 수 있기 때문입니다.
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