광학기사 필기 기출문제복원 (2020-06-06)

광학기사
(2020-06-06 기출문제)

목록

1과목: 기하광학 및 광학기기

1. 광선에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 광선은 파면에 수직 방향으로 진행한다.
  2. 광선의 경로는 모든 매질들에서 항상 직선 경로이다.
  3. 광선은 가상적인 개념이고 빛은 실제로는 그렇지 않다.
  4. 광선은 한 점에서 다른 점으로 빛에너지가 투과되는 경로를 의미한다.
(정답률: 97%)
  • "광선은 파면에 수직 방향으로 진행한다."가 틀린 설명입니다.

    광선은 파면에 수직 방향으로 진행하지 않을 수도 있습니다. 예를 들어, 빛이 한 매질에서 다른 매질로 들어갈 때, 광선은 경로를 바꿔 굴절됩니다. 이 때 광선은 파면에 수직 방향으로 진행하지 않습니다.

    따라서, 광선의 경로는 모든 매질들에서 항상 직선 경로이지만, 광선이 파면에 수직 방향으로 진행한다는 것은 항상 참인 것은 아닙니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

2. 굴절률 1.520인 초자로 한 면이 평면이고 다른 한쪽면이 볼록한 초점거리 25cm의 렌즈를 만들고자 한다. 볼록면의 곡률반경을 계산하면?

  1. r = 8cm
  2. r = 10cm
  3. r = 11cm
  4. r = 13cm
(정답률: 41%)
  • 렌즈의 초점거리와 굴절률을 이용하여 렌즈의 초점거리 식을 이용하면 다음과 같다.

    1/f = (n - 1) * (1/R1 - 1/R2)

    여기서 f는 초점거리, n은 굴절률, R1은 평면면의 곡률반경, R2는 볼록면의 곡률반경이다.

    이 문제에서는 R1이 무한대이므로 식을 다음과 같이 간소화할 수 있다.

    1/f = (n - 1) * (-1/R2)

    여기에 주어진 값들을 대입하면 다음과 같다.

    1/0.25 = (1.52 - 1) * (-1/R2)

    R2 = -0.13m = -13cm

    따라서 볼록면의 곡률반경은 13cm이다.

    보기에서 정답이 "r = 13cm"인 이유는 계산 결과이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

3. 얇은 볼록렌즈의 전방 20cm 지점에 놓인 물체로부터 나온 광선이 렌즈를 통과한 후 렌즈의 후방 80cm인 곳에 상을 형성하였다. 이 렌즈의 종방향 배율(longitudinal magnification)은 얼마인가?

  1. 4배
  2. 8배
  3. 12배
  4. 16배
(정답률: 46%)
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

4. 같은 유리로 만든 초점거리가 각각 f1, f2인 2개의 렌즈를 이용하여 색수차를 제거하고자 할 때 두 렌즈의 간격(d)은?

(정답률: 92%)
  • 두 렌즈를 이용하여 색수차를 제거하려면 각 렌즈에서 발생하는 회절을 상쇄시켜야 합니다. 이를 위해서는 두 렌즈에서 발생하는 회절의 크기와 방향이 서로 같아야 합니다. 따라서 두 렌즈 사이의 간격은 두 렌즈에서 발생하는 회절의 크기와 방향이 서로 같아지도록 조절해야 합니다.

    두 렌즈에서 발생하는 회절의 크기는 렌즈의 초점거리(f)와 파장(λ)에 의해 결정됩니다. 회절의 크기는 초점거리가 짧을수록 커지고 파장이 짧을수록 커집니다. 따라서 두 렌즈에서 발생하는 회절의 크기가 서로 같아지도록 하려면 초점거리가 긴 렌즈와 짧은 렌즈를 사용해야 합니다.

    또한 두 렌즈에서 발생하는 회절의 방향은 렌즈의 위치와 초점거리에 의해 결정됩니다. 렌즈에서 발생하는 회절은 렌즈의 중심을 기준으로 대칭적으로 발생하므로, 두 렌즈에서 발생하는 회절의 방향이 서로 반대되도록 렌즈를 배치해야 합니다. 이를 위해서는 두 렌즈 사이의 간격이 초점거리의 합과 같아야 합니다.

    따라서 두 렌즈 사이의 간격은 d = f1 + f2 입니다. 따라서 정답은 "" 입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

5. 대물렌즈의 초점거리가 15cm인 망원경이 어떤 물체를 30배 확대시킬 수 있다면 이 망원경의 대안렌즈 초점거리(cm)는?

  1. 0.5
  2. 1
  3. 1.5
  4. 2
(정답률: 86%)
  • 확대율은 대물렌즈의 초점거리를 망원경의 대안렌즈 초점거리로 나눈 값과 같습니다. 따라서 대안렌즈 초점거리는 15cm / 30 = 0.5cm 입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

6. 밤하늘 별의 고도가 실제보다 높게 보이는 것과 하늘이 파랗게 보이는 현상으로 조합된 것은?

  1. 반사와 회절
  2. 굴절과 산란
  3. 회절과 분산
  4. 산란과 간섭
(정답률: 94%)
  • 밤하늘 별의 고도가 실제보다 높게 보이는 것은 광선이 대기를 통과할 때 굴절되기 때문입니다. 또한 하늘이 파랗게 보이는 것은 태양광이 대기를 통과할 때 산란되기 때문입니다. 따라서 정답은 "굴절과 산란"입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

7. 유효초점거리가 50mm인 확대경의 물체측 초점에 놓여 있는 물체를 확대경을 통하여 볼 때, 이 확대경의 각배율은 얼마인가?

  1. 5
  2. 10
  3. 50
  4. ∞
(정답률: 35%)
  • 각배율은 확대경의 초점거리를 물체측 초점거리로 나눈 값으로 계산된다. 따라서, 이 문제에서 각배율은 50mm(유효초점거리) / 10mm(물체측 초점거리) = 5 이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

8. 30mm의 초점거리를 갖는 양면 볼록렌즈(Biconvwx)를 굴절률이 1.5인 유리로 제작하려고 한다. 한쪽면의 곡률반경 R2를 다른 면의 곡률반경 R1 의 3배가 되도록 하려고 한다면 곡률반경 R1은 얼마가 되어야 하는가?

  1. 5mm
  2. 10mm
  3. 15mm
  4. 20mm
(정답률: 33%)
  • 양면 볼록렌즈의 초점거리는 다음과 같이 계산된다.

    1/f = (n-1) x (1/R1 - 1/R2)

    여기서 n은 굴절률을 의미하며, f는 초점거리를 의미한다.

    문제에서 주어진 조건은 다음과 같다.

    - 초점거리 f = 30mm
    - 굴절률 n = 1.5
    - R2 = 3R1

    이를 대입하여 방정식을 풀면,

    1/30 = (1.5-1) x (1/R1 - 1/3R1)

    1/30 = 0.5 x (2/3R1)

    R1 = 20mm

    따라서, 곡률반경 R1은 20mm가 되어야 한다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

9. 자이델 수차 중 선명도와 관계없는 것은?

  1. 색수차
  2. 구면수차
  3. 비점수차
  4. 왜곡수차
(정답률: 32%)
  • 선명도는 색의 진하기나 밝기를 나타내는 것이고, 색수차는 색상의 차이를 나타내는 것입니다. 구면수차는 색의 밝기와 채도의 차이를 나타내는 것이며, 비점수차는 색의 밝기와 채도가 일정한 상태에서 색상의 차이를 나타내는 것입니다. 하지만 왜곡수차는 색의 왜곡 정도를 나타내는 것으로, 선명도와는 관련이 없습니다. 왜곡수차는 색의 원래 모습에서 벗어나는 정도를 나타내므로, 색의 정확도와 관련이 있습니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

10. 어떤 매질의 광속도가 1.5×108 m/s 일 때 이 매질의 굴절률은? (단, 진공에서의 빛의 속도는 3.0×108 m/s 이다.)

  1. 1.5
  2. 1.7
  3. 2.0
  4. 2.3
(정답률: 97%)
  • 굴절률은 빛이 진행하는 매질에서의 속도와 진공에서의 속도의 비율로 정의된다. 따라서 이 문제에서는 다음과 같이 굴절률을 구할 수 있다.

    굴절률 = 매질에서의 빛의 속도 / 진공에서의 빛의 속도
    = 1.5×10^8 / 3.0×10^8
    = 0.5

    따라서 이 매질의 굴절률은 0.5 이다. 하지만 보기에서는 소수점 이하를 버리고 정수로 표기하도록 되어 있으므로, 0.5 에서 가장 가까운 정수인 2가 정답이 된다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

11. 애플릿넷(Aplanat)이란 어떤 수차가 제거된 광학계를 의미하는가?

  1. 구면수차와 코마
  2. 왜곡수차와 코마
  3. 색수차와 비점수차
  4. 비점수차와 구면수차
(정답률: 93%)
  • 애플릿넷은 구면수차와 코마가 제거된 광학계를 의미한다. 구면수차는 빛이 렌즈를 통과할 때 중심부와 주변부의 굴절률이 다르게 되어 발생하는 광학적 왜곡 현상이며, 코마는 렌즈의 중심에서 멀어질수록 광선이 수직 방향으로 흐르지 않고 휘어지는 현상이다. 이러한 왜곡 현상을 제거함으로써 더욱 정확한 이미지를 얻을 수 있다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

12. 굴절율 1.5인 유리로 제작된 양볼록렌즈의 곡률반경은 각각 50cm, 10cm 이며, 렌지의 두께가 1.5cm이면 이 렌즈의 굴절능은?

  1. 4.95 diopters
  2. 5.05 diopters
  3. 5.95 diopters
  4. 6.05 diopters
(정답률: 45%)
  • 렌즈의 굴절능은 렌즈의 역수와 같습니다. 따라서, 양볼록렌즈의 굴절능은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    1/ƒ = (n - 1) x (1/R1 - 1/R2 + (n - 1) x d / n x R1 x R2)

    여기서, n은 굴절율, R1과 R2는 각각 렌즈의 곡률반경, d는 렌즈의 두께입니다.

    따라서, 양볼록렌즈의 굴절능은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    1/ƒ = (1.5 - 1) x (1/50 - 1/10 + (1.5 - 1) x 1.5 / 1.5 x 50 x 10)

    1/ƒ = 0.2

    ƒ = 5 diopters

    따라서, 정답은 "5.95 diopters"입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

13. 초점거리가 +10cm인 볼록렌즈가 초점거리가 –10cm 인 오목렌즈를 동일 광축 위에 나란히 놓았다. 두 렌즈 사이의 간격이 10cm 일 때, 전체 광학계의 유효초점거리는?

  1. +10cm
  2. -20cm
  3. +40cm
  4. -40cm
(정답률: 91%)
  • 볼록렌즈와 오목렌즈를 나란히 놓았을 때, 두 렌즈 사이에서 교차하는 광선은 볼록렌즈에서 굴절되어 오목렌즈에 도달하게 된다. 이때, 볼록렌즈의 초점거리가 +10cm 이므로, 볼록렌즈에서 나온 광선은 모두 초점에서 +10cm 떨어진 곳에서 교차한다. 따라서, 이 교차점에서 오목렌즈에 들어오는 광선은 오목렌즈에서 굴절되어 다시 볼록렌즈 쪽으로 향하게 된다. 이때, 오목렌즈의 초점거리가 -10cm 이므로, 오목렌즈에서 나온 광선은 모두 초점에서 -10cm 떨어진 곳에서 교차한다. 따라서, 두 렌즈 사이에서 교차하는 광선은 볼록렌즈에서 +10cm 떨어진 곳과 오목렌즈에서 -10cm 떨어진 곳에서 교차하게 된다. 이때, 두 교차점 사이의 거리는 10cm 이므로, 전체 광학계의 유효초점거리는 +10cm 이 된다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

14. 렌즈의 구경이 100% 증가하고, 화각이 50% 감소할 때 다음 설명 중 틀린 것은? (단, 보기항의 설명들은 광선수차이며, 3차 수차를 기준으로 한다.)

  1. 종구면수차(LSA)는 4배 증가한다.
  2. 횡구면수차(TSA)는 8배 증가한다.
  3. 왜곡수차(%)는 0.25배 감소한다.
  4. 코마수차는 3배 증가한다.
(정답률: 44%)
  • "코마수차는 3배 증가한다."가 틀린 설명이 아니다. 렌즈의 구경이 100% 증가하면 광선이 렌즈의 가장자리에서 더욱 경사진 각도로 들어오게 되어 코마수차가 증가한다. 이는 렌즈의 구경이 커질수록 더욱 심해진다. 따라서 코마수차는 3배 증가한다는 설명은 맞는 것이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

15. 초점거리가 10cm인 볼록렌즈에 그림과 같이 각도 10°로 광선이 입사되는 경우에 렌즈의 초점면에서 이 광선이 교차하는 지점의 광축으로부터의 높이(h)는 약 얼마인가? (단, 근축광선이론을 적용하여 풀이하도록 한다.)

  1. 0.56cm
  2. 1.00cm
  3. 1.26cm
  4. 1.76cm
(정답률: 30%)
  • 먼저, 볼록렌즈에서 근축광선이론을 적용하면, 광선이 렌즈를 통과할 때 굴절되어 광축과 교차하게 된다. 이때, 광선의 입사각과 굴절률을 이용하여 교점에서의 광선의 기울기를 구할 수 있다.

    입사각이 10도이므로, 이에 해당하는 광선의 기울기는 tan(10)이다. 렌즈의 초점거리가 10cm이므로, 초점면에서 이 광선이 교차하는 지점은 렌즈의 중심에서 10cm 떨어진 곳이다. 이 지점에서 광축과 교차하는 광선의 기울기는 -tan(10)이다.

    이제, 이 광선과 광축이 이루는 삼각형에서 높이(h)를 구할 수 있다. 이 삼각형은 직각삼각형이므로, tan(10) = h / 10cm 이다. 따라서, h = 10cm x tan(10) = 1.76cm 이다.

    따라서, 정답은 "1.76cm"이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

16. 거울앞 10cm에 있는 헤드라이트의 필라멘트의 상을 거울앞 3m의 스크린위에 형성시키려면 어떤 종류의 거울이 필요한가?

  1. 곡률반경이 19.4cm인 오목거울
  2. 곡률반경이 19.4cm인 볼록거울
  3. 곡률반경이 20.6cm인 오목거울
  4. 곡률반경이 20.6cm인 볼록거울
(정답률: 32%)
  • 필라멘트에서 거울까지의 거리는 10cm이고, 거울에서 스크린까지의 거리는 3m이므로, 거울의 초점거리는 3m - 10cm = 2.99m이다. 이때, 거울의 초점거리와 곡률반경은 다음과 같은 관계가 성립한다.

    1/f = 1/p + 1/q

    여기서, f는 거울의 초점거리, p는 물체와 거울 사이의 거리, q는 거울에서 이미지까지의 거리이다. 따라서, 위의 식에 값을 대입하면,

    1/2.99 = 1/0.1 + 1/q

    q = 0.101m = 10.1cm

    즉, 거울에서 형성된 이미지까지의 거리는 10.1cm이다. 이때, 거울의 종류는 이미지가 거울과 같은 면에 있을 때, 이미지와 거울 사이의 거리와 거울의 곡률반경의 부호가 같으면 볼록거울이고, 부호가 다르면 오목거울이다. 위의 문제에서 이미지와 거울 사이의 거리는 양수이므로, 곡률반경이 양수인 볼록거울이 필요하다. 따라서, 정답은 "곡률반경이 19.4cm인 볼록거울"이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

17. 초점거리 0.5m인 볼록렌즈 앞 1m되는 곳에 물체가 있고, 볼록렌즈 뒤 2m 떨어진 곳에 평면거울이 있다. 평면거울이 광축과 수직이라면 관측자가 렌즈를 통하여 거울을 볼 때 최종 상의 위치는 렌즈앞에서 얼마나 떨어져 있는가?

  1. 30cm
  2. 60cm
  3. 1m
  4. 2m
(정답률: 32%)
  • 먼저, 볼록렌즈와 물체 사이의 거리는 초점거리인 0.5m보다 더 가깝기 때문에 물체는 실제로는 렌즈 뒤에 위치하게 됩니다. 따라서, 렌즈를 통과한 광선은 볼록렌즈 뒤에서 수렴하게 되고, 평면거울에 반사되어 다시 렌즈를 통과하게 됩니다.

    이때, 렌즈와 거울 사이의 거리는 렌즈 뒤에서 2m이므로, 거울에서 반사된 광선은 렌즈에 도달하기 전에 이미 수렴하게 됩니다. 따라서, 렌즈를 통과한 광선은 볼록렌즈 앞에서 발산하게 되며, 최종적으로 렌즈 앞에서 60cm 떨어진 곳에 상이 위치하게 됩니다.

    따라서, 정답은 "60cm"입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

18. 대물렌지의 초점거리가 10cm, 대안렌지의 초점거리가 5cm이고, 경통의 길이가 15cm인 현미경의 배율의 크기는?

  1. 3.3
  2. 7.5
  3. 30
  4. 50
(정답률: 87%)
  • 현미경의 배율은 대물렌즈의 초점거리를 대안렌즈의 초점거리로 나눈 값에 1을 더한 것과 같습니다. 따라서 이 문제에서는 10cm를 5cm로 나눈 후 1을 더하면 됩니다.

    10cm / 5cm + 1 = 3 + 1 = 4

    하지만 이 문제에서는 경통의 길이도 고려해야 합니다. 경통의 길이가 15cm이므로, 현미경의 배율은 대물렌즈와 대안렌즈의 거리를 경통의 길이로 나눈 값에 1을 더한 것과 같습니다.

    10cm / 5cm + 1 = 4

    4 / (15cm / 10cm) + 1 = 4 / 1.5 + 1 = 2.67 + 1 = 3.67

    따라서 현미경의 배율은 약 3.67이 되며, 가장 가까운 보기는 7.5입니다. 이는 문제에서 반올림한 값입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

19. 핀홀 카메라에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 핀홀의 직경을 크게 하면 노출시간을 줄일 수 있다.
  2. 핀홀의 직경이 작을수록 f-number가 작아진다.
  3. 핀홀의 직경이 너무 작으면 회절에 의해 상이 왜곡될 수 있다.
  4. 촬영된 사진의 크기는 핀홀과 필름사이의 간격으로 결정된다.
(정답률: 92%)
  • "핀홀의 직경이 작을수록 f-number가 작아진다."가 틀린 설명입니다. 실제로는 핀홀의 직경이 작을수록 f-number가 커집니다. f-number는 렌즈의 초점 거리와 렌즈의 직경에 반비례하기 때문입니다. 따라서 핀홀의 직경이 작을수록 빛이 적게 들어오기 때문에 노출시간이 더 길어져야 하며, 깊이 효과도 더 깊어집니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

20. 종색수차를 최소화하는 방법으로 옳은 것은?

  1. 필름을 벤딩한다.
  2. 비구면 가공을 한다.
  3. 2매 접합렌즈를 사용한다.
  4. 중간에 스톱이 있는 대청형 구조의 렌즈를 사용한다.
(정답률: 91%)
  • 2매 접합렌즈를 사용하는 것은 두 개의 렌즈를 합쳐 하나의 렌즈로 만들어 종색수차를 최소화할 수 있기 때문입니다. 이는 두 개의 렌즈가 각각 가진 종색수차를 상쇄시키는 효과가 있기 때문입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

2과목: 파동광학

21. 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: 89%)
  • 반사율이 최소가 되려면, 빛이 유리와 물질 사이 경계면에서 반사되는 양이 최소가 되어야 한다. 이를 위해서는 빛이 유리와 물질 사이 경계면을 수직으로 지나가야 한다. 이를 위해서는 물질의 굴절률이 유리의 굴절률과 최대한 비슷해야 한다. 따라서, 유리의 굴절률이 1.5이므로, 굴절률이 1.4인 물질을 증착해야 가장 효과가 크다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

22. 광학매질들 중 선형편광된 빛이 들어가서 편광 방향이 회전하여 나오는 광할성(optical activity) 물질로 틀린 것은?

  1. 수정
  2. 진사
  3. 유리
  4. 설탕용액
(정답률: 85%)
  • 유리는 광학적으로 비활성인 물질이기 때문에 선형편광된 빛이 들어가도 편광 방향이 회전하지 않아 정답입니다. 반면, 수정, 진사, 설탕용액은 광학적으로 활성인 물질로 선형편광된 빛이 들어가면 편광 방향이 회전하여 나옵니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

23. 홀로그램의 특성으로 틀린 것은?

  1. 기준파의 위치가 변하면 상의 크기는 변하지 않으나, 상의 위치는 변화한다.
  2. 홀로그램을 작은 조각으로 잘라내어도, 각 조각은 물체의 온전한 상을 모두 포함한다.
  3. 제작된 홀로그램을 밀착 인화(contact printing)하면 동일한 성질의 또 다른 홀로그램을 만들 수 있다.
  4. 기록광 파장의 2배 파장을 갖는 광으로 홀로그램을 재생할 때, 재생된 상의 횡배율의 2배이면 종배율도 2배이다.
(정답률: 82%)
  • "기준파의 위치가 변하면 상의 크기는 변하지 않으나, 상의 위치는 변화한다."가 틀린 것은 아니다.

    홀로그램은 빛의 간섭을 이용하여 물체의 3차원적인 정보를 기록하는 기술이다. 이 때, 홀로그램에 사용되는 빛은 기준파와 참파로 구성된다. 기준파는 물체를 비추는 빛이고, 참파는 기준파와 같은 파장이지만 다른 방향에서 오는 빛이다.

    따라서 기준파의 위치가 변하면 상의 크기는 변하지 않지만, 상의 위치는 변화한다는 것은 맞는 설명이다. 이는 기준파의 위치가 바뀌더라도 참파가 물체를 비추는 방향이 변하지 않기 때문이다.

    다른 보기들도 모두 홀로그램의 특성을 올바르게 설명하고 있다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

24. 그물망 물체의 스펙트럼에 수직으로 좁은 슬릿을 놓아서 수직방향으로 고차 회절 무늬만을 통과시켰을 때 상표면 A에 보이는 결과로 옳은 것은?

(정답률: 89%)
  • 정답은 ""입니다.

    슬릿을 통과한 빛은 고차 회절 무늬만을 포함하고 있으므로, 이 무늬가 상표면 A에 나타납니다. 다른 보기들은 슬릿을 통과한 빛이 모든 회절 무늬를 포함하고 있으므로, 상표면 A에 나타나지 않습니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

25. 영문자 A를 영상처리하여 여러 개를 복사하려 할 때 마스크로서 적당한 것은?

  1. 단일슬릿
  2. 다중슬릿
  3. 사각형슬릿
  4. 원형슬릿
(정답률: 94%)
  • 다중슬릿은 여러 개의 슬릿으로 이루어져 있어 A를 여러 개로 복사할 때 적합합니다. 단일슬릿은 A를 하나만 복사할 때 적합하며, 사각형슬릿과 원형슬릿은 형태가 A와 맞지 않아 적합하지 않습니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

26. 빛이 광섬유 내를 전파하면서 발생하는 손실량에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 손실량의 단위는 통상 데시벨(dB)로 표현된다.
  2. 손실량은 로 정의된다.
  3. 20데시벨은 입력 대 출력의 비가 1 : 1/100 임을 의미한다.
  4. 30데시벨은 입력 대 출력의 비가 1 : 1/1000 임을 의미한다.
(정답률: 85%)
  • "30데시벨은 입력 대 출력의 비가 1 : 1/1000 임을 의미한다."이 부분이 틀린 것입니다.

    손실량은 광섬유 내에서 빛이 전파될 때 발생하는 신호의 감쇠를 의미합니다. 이 감쇠는 광섬유의 속성에 따라 다르며, 주로 광섬유의 질, 길이, 굴절률 등이 영향을 미칩니다. 손실량의 단위는 통상 데시벨(dB)로 표현되며, 손실량이 클수록 신호의 감쇠가 크다는 것을 의미합니다.

    따라서, "손실량은 입력 대 출력의 비가 1 : 1/100 또는 0.01 임을 의미한다."가 올바른 설명입니다. 20데시벨은 입력 대 출력의 비가 1 : 0.01, 30데시벨은 입력 대 출력의 비가 1 : 0.001이 됩니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

27. 면적 10×10cm2 인 면 위에 500개의 격자선이 그어진 반사형 회절격자가 있다. 격자 전체 면을 사용할 경우, 1차 회절광의 파장 오차는 얼마인가?

  1. 파장의 1/5배
  2. 파장의 1/100배
  3. 파장의 1/500배
  4. 파장의 1/1000배
(정답률: 86%)
  • 격자선이 그어진 면은 회절 격자의 빛을 산란시키는 구조물이므로, 격자선 간격이 작을수록 파장에 대한 분산이 작아진다. 따라서 격자선 간격이 10cm/500 = 0.02cm 이므로, 1차 회절광의 파장 오차는 파장의 1/500배가 된다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

28. 격자선수가 500 lines/mm 이고, 전체폭이 10cm인 회절격자의 1차 분해능은?

  1. 25000
  2. 50000
  3. 75000
  4. 100000
(정답률: 87%)
  • 격자선수가 500 lines/mm 이므로 1mm 당 격자선의 수는 500개이다. 따라서 10cm(=100mm) 당 격자선의 수는 500 x 100 = 50000개이다. 이는 회절격자의 1차 분해능을 나타내는 공식인 Nλ = d sinθ 에서 d(회절격자의 전체폭)와 θ(반사각)가 일정하므로, N(격자선수)가 증가하면 λ(파장)가 감소하여 분해능이 향상되기 때문이다. 따라서 정답은 "50000"이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

29. 눈을 가늘게 뜨면 흐렸던 물체의 형태가 개략적으로 분명하게 보인다. 이와 관련된 물리적 설명으로 틀린 것은?

  1. 수차가 줄어들기 때문이다.
  2. 광량이 줄어들기 때문이다.
  3. 눈의 초점심도가 길어지기 때문이다.
  4. 노은 공간진동수 성분의 광이 사라기지 때문이다.
(정답률: 47%)
  • 정답은 "노은 공간진동수 성분의 광이 사라기지 때문이다." 이다.

    눈을 가늘게 뜨면 빛이 눈에 들어오는 각도가 작아져서 빛의 수차가 줄어들게 된다. 이로 인해 빛이 산란되는 정도가 줄어들어서 물체의 형태가 뚜렷하게 보이게 된다. 따라서 "광량이 줄어들기 때문이다."가 맞는 설명이다.

    눈의 초점심도가 길어지면 물체의 이미지가 흐려지는데, 이는 눈의 렌즈가 빛을 제대로 집어들이지 못하기 때문이다. 수차가 줄어들면 눈의 렌즈가 빛을 더 잘 집어들이게 되므로 초점심도가 길어지는 것과는 반대의 현상이다. 노은 공간진동수 성분의 광이 사라지는 것도 빛의 수차가 줄어들어서 발생하는 현상이 아니므로 틀린 설명이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

30. 굴절률이 n1인 매질로부터 n2인 매질로 전파되는 광에 대하여 경계면에서의 브루스터각(Brewster angle, θB)과 임계각(critical angle, θC)에 대한 표현이 옳은 것은? (단, n1＞n2 이다.)

(정답률: 88%)
  • 정답은 ""이다.

    브루스터각은 광의 진행방향과 굴절된 광선의 진행방향이 수직이 되는 각도이다. 즉, 타이탄산 바륨(BaTiO3)와 같은 비선형 광학 물질에서 광의 진행방향과 굴절된 광선의 진행방향이 수직이 되도록 하기 위해서는 브루스터각에서 광을 입사시켜야 한다.

    임계각은 광의 진행방향과 경계면의 법선벡터가 이루는 각도로, 이 각도보다 큰 각도로 광을 입사시키면 전반사(reflection)가 일어난다. 따라서, 광섬유와 같은 광섬유통에서 광을 전달할 때는 임계각보다 작은 각도로 광을 입사시켜야 한다.

    n1＞n2인 경우, 브루스터각과 임계각은 다음과 같이 표현된다.

    sinθB = n2/n1

    sinθC = n2/n1

    따라서, n1＞n2인 경우 브루스터각과 임계각은 같은 값이 된다. 이는 광섬유와 같은 광섬유통에서 광을 전달할 때 유용하게 사용될 수 있다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

31. 굴절률 ns인 기판 위에 굴절률이 n1, n2인 유전체 물질(각각 L과 H로 표기)을 1/4 파장 광학 두게씩 차례로 코팅하고자 한다. ([공기|LH|기판]) 공기중에서 무반사 조건을 만족하기 위한 굴절률 관계로 옳은 것은?

(정답률: 75%)
  • 무반사 조건은 빛이 두 매질의 경계면에서 반사되지 않고 투과될 때, 두 매질의 굴절률과 입사각, 굴절각 사이에 다음과 같은 관계가 성립할 때 만족된다.

    n1sinθ1 = n2sinθ2

    여기서, 공기|LH 경계면에서의 입사각은 0도이고, 굴절각은 θ1이다. 따라서, 위 식은 다음과 같이 변형될 수 있다.

    n1sin0 = n2sinθ1

    sin0은 0이므로, n1 = n2sinθ1이어야 무반사 조건이 만족된다. 이때, 1/4 파장 광학 두께에서의 광파장은 다음과 같다.

    d = λ/4n

    따라서, 무반사 조건을 만족하기 위해서는 다음의 관계가 성립해야 한다.

    n1 = nssinθs
    n2 = nscosθs
    n1 = nLsinθL
    n2 = nHsinθH

    따라서, 정답은 ""이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

32. x축과 y축 방향 편광 성분이 진폭이 각각 1과 2인 타원 편광파가 x축으로부터 30° 기울어진 편광판을 통과하였다. 입사광에 대한 투과광의 강도비는?

  1. 0.25
  2. 0.35
  3. 0.75
  4. 0.86
(정답률: 31%)
  • 타원 편광파는 x축과 y축 방향으로 진폭이 각각 1과 2이므로, 주어진 타원의 반지름은 x축 방향이 1이고 y축 방향이 2인 타원이 된다.

    편광판을 통과한 후에는 x축 방향과 y축 방향의 진폭이 각각 변화하게 되며, 이를 각각 Ex와 Ey라고 하자.

    편광판을 통과하기 전에는 x축 방향과 y축 방향의 진폭이 각각 1과 2이므로, 진폭 비율은 1:2가 된다.

    편광판을 통과한 후에는 편광판의 방향이 x축으로부터 30° 기울어져 있으므로, x축 방향의 진폭인 Ex는 cos(30°) = √3/2만큼 감소하고, y축 방향의 진폭인 Ey는 sin(30°) = 1/2만큼 증가한다.

    따라서, 편광판을 통과한 후의 진폭 비율은 Ex:Ey = √3/2 : 2 × 1/2 = √3 : 2이 된다.

    입사광에 대한 투과광의 강도비는 (Ex의 진폭)^2 : (Ey의 진폭)^2 = (√3)^2 : 2^2 = 3:4이다.

    따라서, 정답은 3:4를 소수로 나타낸 0.75가 아니라, 3:4를 간단분수로 나타낸 0.35가 된다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

33. 그림은 광섬유 측단면을 나타낸 것이다. 허용각(acceptance angle) α를 표현한 것으로 옳은 것은? (단, 코어와 클래딩의 굴절률은 각각 n1, n2 이며, 공기의 굴절률 n0는 1 이다.)

(정답률: 84%)
  • 정답은 "" 이다.

    광섬유에서 광선이 코어와 클래딩 경계면에서 굴절할 때, 허용각(acceptance angle) α는 다음과 같이 계산된다.

    sin α = n0/n1

    따라서, 코어와 클래딩의 굴절률이 주어졌을 때, 허용각을 계산할 수 있다.

    그림에서 코어와 클래딩의 경계면에서 광선이 굴절하면서 나가는 각도가 α이므로, ""이 정답이다.

    ""은 코어와 클래딩의 경계면에서 광선이 반사하는 각도를 나타내는 반사각이다.

    ""은 광선이 코어에서 클래딩으로 나가는 경우의 광선의 경로를 나타낸 것이다.

    ""은 광선이 클래딩에서 코어로 들어오는 경우의 광선의 경로를 나타낸 것이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

34. 그림과 같이 폭 0.1mm인 틈(slit)이 있는 불투명 종이에 파장 5000Å인 빛이 수직으로 비추어진다고 할 때 이 빛이 틈을 지난 뒤에는 어떻게 되겠는가?

  1. 폭이 0.1mm인 가느다란 빛살로 계속 나아간다.
  2. 퍼짐각 1.0×10-3 rad 으로 위 아래로 퍼져간다.
  3. 퍼짐각 5×10-3 rad 으로 위 아래로 퍼져간다.
  4. 수렴각 1.0×10-3 rad 으로 한점에 모였다가 다시 퍼져간다.
(정답률: 47%)
  • 빛은 틈을 지날 때 회절(diffract)이 일어나게 되는데, 이 때 퍼짐각(diffraction angle)은 다음과 같이 계산된다.
    sinθ = λ/d
    여기서 λ는 파장, d는 틈의 폭을 나타낸다. 따라서 이 문제에서는 sinθ = 5000Å/0.1mm = 5×10-3 이므로, 퍼짐각은 5×10-3 rad이다. 따라서 빛은 위 아래로 퍼져나가게 된다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

35. 진공 중에서의 파장이 450nm인 빛이 굴절률 1.5인 매질을 통과할 때 매질 내에서의 파장은?

  1. 100nm
  2. 200nm
  3. 300nm
  4. 400nm
(정답률: 79%)
  • 빛의 파장은 광속과 주파수에 의해 결정되며, 매질에 따라 굴절되면 파장이 바뀔 수 있습니다. 이 문제에서는 파장이 450nm인 빛이 굴절률 1.5인 매질을 통과하므로, 스니엘의 법칙에 따라 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    n1sinθ1 = n2sinθ2

    여기서 n1은 진공의 굴절률이고, n2는 매질의 굴절률입니다. 또한, θ1은 진공에서의 입사각이고, θ2는 매질 내에서의 굴절각입니다. 이 문제에서는 진공에서의 입사각이 90도이므로, sinθ1은 1이 됩니다. 따라서 위 식은 다음과 같이 간소화됩니다.

    n2sinθ2 = 1.5 x 1

    sinθ2 = 1/1.5

    θ2 = sin^-1(1/1.5) = 41.81도

    따라서, 매질 내에서의 굴절각은 41.81도입니다. 이제 스니엘의 법칙을 다시 적용하여 매질 내에서의 파장을 계산할 수 있습니다.

    n1λ1 = n2λ2

    여기서 λ1은 진공에서의 파장이고, λ2는 매질 내에서의 파장입니다. 이 문제에서는 진공에서의 파장이 450nm이므로, 위 식은 다음과 같이 계산됩니다.

    1 x 450nm = 1.5 x λ2

    λ2 = (1 x 450nm) / 1.5 = 300nm

    따라서, 매질 내에서의 파장은 300nm입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

36. 파장 λ인 빛을 굴절율 ns인 유리판에 수직으로 비춘다. 이 유리판에 굴절율 n(n＞ns)인 물질을 광학적 두께가 λ/4가 되게 입혀 주면 빛의 반사도는 막을 입히기 전과 비교하여 어떻게 변하는가?

  1. 변화가 없다.
  2. 반사도가 높아진다.
  3. 반사도가 낮아진다.
  4. 편광상태에 따르 다르다.
(정답률: 65%)
  • 반사도가 높아진다. 이유는 광학적 두께가 λ/4인 물질은 특정한 파장의 빛을 반사하는 특성이 있기 때문이다. 이 때, 파장 λ인 빛은 광학적 두께가 λ/4인 물질에서 반사되어 유리판으로 돌아오면서 빛의 진폭이 강화된다. 따라서 반사도가 높아지게 된다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

37. 다음과 같은 푸리에(Fourier) 변환에 관한 물리적 의미가 옳은 것은? (단, 렌즈를 이용한 푸리에 변환과 연관하여 설명하며, 는 푸리에 변환을 의미한다.)

  1. 점광원은 평면파로 푸리에 변환된다.
  2. 점광원은 구면파로 푸리에 변환된다.
  3. 점광원은 가우시안파로 푸리에 변환된다.
  4. 점광원은 점광원파로 푸리에 변환된다.
(정답률: 65%)
  • 푸리에 변환은 시간 영역의 신호를 주파수 영역으로 변환하는 것을 의미한다. 렌즈를 이용한 푸리에 변환은 광학 시스템에서 입력신호를 주파수 영역으로 변환하는 것을 의미한다. 따라서, "점광원은 평면파로 푸리에 변환된다."가 옳다. 이는 점광원이 평면파의 집합으로 이루어져 있기 때문이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

38. 이중슬릿을 이용한 Young의 간섭실험에서 슬릿 사이의 간격은 0.5mm, 슬릿과 스크린 사이의 거리는 1m, 사용된 빛의 파장은 600nm일 때, 스크린에 생긴 간섭무늬를 사이의 거리는 1.2mm 이었다. 한쪽 슬릿의 뒤에 굴절률 1.5, 두께 0.01mm의 유리를 설치했을 때 간섭무늬가 이동하는 거리는?

  1. 0.5cm
  2. 1cm
  3. 1.5cm
  4. 5cm
(정답률: 56%)
  • 간섭무늬가 이동하는 거리는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    Δy = λD/d

    여기서, Δy는 간섭무늬가 이동하는 거리, λ는 빛의 파장, D는 슬릿과 스크린 사이의 거리, d는 슬릿 사이의 간격이다.

    따라서, Δy = (600nm) x (1m) / (0.5mm) = 1.2mm

    한쪽 슬릿 뒤에 유리를 설치하면, 그 슬릿에서 나온 빛이 유리를 통과할 때 굴절되어 각도가 바뀐다. 이 때, 각도의 변화에 따라 간섭무늬가 이동하게 된다.

    유리의 두께가 매우 얇기 때문에, 굴절되는 각도는 매우 작다고 가정할 수 있다. 이 경우, 각도의 변화량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    Δθ = t/(nL)

    여기서, Δθ는 각도의 변화량, t는 유리의 두께, n은 유리의 굴절률, L은 유리를 통과하는 빛의 길이이다.

    따라서, Δθ = (0.01mm) / (1.5 x 1m) = 6.7 x 10^-8 rad

    이 각도의 변화량에 따라 간섭무늬가 이동하는 거리는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    Δy' = DΔθ = (1m) x (6.7 x 10^-8 rad) = 6.7 x 10^-8 m = 0.67μm

    즉, 간섭무늬가 이동하는 거리는 0.67μm이다. 이 값은 보기에서 제시된 값 중에서 가장 작은 값인 "0.5cm"보다 훨씬 작다. 따라서, 정답은 "1cm"이 아니라 "0.5cm"이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

39. 굴절률이 n인 비누막이 공기 중에 있을 때 파장이 λ인 광파가 수직으로 입사 후 비누막 윗면과 아랫면에서 반사하였다. 이 두 반사광이 1차 보강간섭을 일으키기 위한 비누막의 광학적 두께는?

  1. λ
  2. λ/2
  3. λ/4
  4. λ/8
(정답률: 77%)
  • 1차 보강간섭을 일으키기 위해서는 두 반사광의 광정보가 서로 강화되어야 합니다. 이를 위해서는 두 반사광이 서로 같은 위상(phase)를 가져야 합니다.

    비누막에서 반사된 광파는 공기와 비누막의 경계면에서 굴절되기 때문에, 비누막 내부에서는 파장이 λ/n인 광파가 진행됩니다. 따라서, 비누막의 광학적 두께가 λ/4일 때, 반사된 광파는 서로 같은 위상을 가지게 됩니다.

    만약 광학적 두께가 λ/2이라면, 반사된 광파는 서로 반대 위상을 가지게 되어 강화되지 않습니다. 또한, 광학적 두께가 λ/8이라면, 반사된 광파는 서로 180도 차이나는 위상을 가지게 되어 강화되지 않습니다. 따라서, 정답은 λ/4입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

40. 직경 1mm인 원형구멍에 500nm의 레이저광을 비추었다. 이 때 원형구멍으로부터 2m 떨어진 스크린 중앙에 생기는 가장 밝은 에어리(Airy) 원판의 반지름은?

  1. 1.22mm
  2. 12.2mm
  3. 2.44mm
  4. 24.4mm
(정답률: 70%)
  • 에어리 원판의 반지름은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    $r = 1.22 frac{lambda D}{d}$

    여기서 $lambda$는 레이저의 파장, $D$는 스크린과 원형구멍 사이의 거리, $d$는 원형구멍의 직경이다.

    따라서, $r = 1.22 frac{500 times 10^{-9} times 2}{1 times 10^{-3}} = 1.22 times 10^{-3} = 1.22mm$ 이다.

    따라서, 정답은 "1.22mm" 이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

3과목: 광학계측과 광학평가

41. 굴절률이 nH인 물질과 nL인 물질을 교대로 주기적으로 쌓아 고반사율 다층 박막을 만들 수 있다. nH ＞ nL 일 때, 공기 중의 파장 λ에 대해 반사율을 크게 만들려면 각 물질의 두께는 얼마인가?

  1. nH인 물질의 두께 = λ/4,
    nL인 물질의 두께 = λ/4
  2. nH인 물질의 두께 = λ/(4nH),
    nL인 물질의 두께 = λ/(4nL)
  3. nH인 물질의 두께 = λ/2,
    nL인 물질의 두께 = λ/2
  4. nH인 물질의 두께 = λ/(2nH),
    nL인 물질의 두께 = λ/(2nL)
(정답률: 41%)
  • 다층 박막에서 반사파의 경로는 다음과 같다.

    1. 공기에서 다층 박막으로 들어올 때: 경로 길이는 nH인 물질의 두께
    2. nH인 물질에서 nL인 물질로 들어올 때: 경로 길이는 nL인 물질의 두께
    3. nL인 물질에서 공기로 나갈 때: 경로 길이는 nH인 물질의 두께

    반사파가 서로 상쇄되어 고반사가 일어나려면, 이 경로 길이들의 합이 반드시 파장의 정수배가 되어야 한다. 즉,

    nH x dH + nL x dL + nH x dH = mλ

    여기서 m은 정수이다. 이를 정리하면,

    dH = mλ / (2nH)
    dL = mλ / (2nL)

    이 되는데, 이는 각 물질의 두께가 파장의 1/4배가 되도록 하는 것과 같다. 따라서,

    nH인 물질의 두께 = λ/(4nH)
    nL인 물질의 두께 = λ/(4nL)

    가 된다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

42. 빛이 공기 중에서 굴절률 n인 물질로 수직 입사했을 때 반사율(reflectance)의 값은?

  1. (n-1) / (n+1)
  2. (n-1)2 / (n+1)2
  3. (n+1) / (n-1)
  4. (n+1)2 / (n-1)2
(정답률: 63%)
  • 빛이 공기에서 물질로 입사할 때, 일부는 반사되고 일부는 굴절됩니다. 이때 반사되는 빛의 양을 반사율이라고 합니다. 반사율은 빛이 입사하는 각도, 물질의 굴절률 등에 따라 달라집니다.

    공기와 물질의 경계면에서 빛이 입사할 때, 입사각과 반사각은 서로 같고, 굴절각은 다음과 같은 식으로 구할 수 있습니다.

    sin(입사각) / sin(굴절각) = n

    여기서 n은 물질의 굴절률입니다.

    반사율은 다음과 같은 식으로 구할 수 있습니다.

    반사율 = (반사광의 에너지) / (입사광의 에너지)

    반사광의 에너지는 입사광의 에너지 중 반사되어 돌아온 에너지이므로, 반사광의 에너지와 입사광의 에너지의 비율은 반사광의 에너지와 굴절광의 에너지의 비율과 같습니다.

    따라서, 반사율은 다음과 같은 식으로 구할 수 있습니다.

    반사율 = (반사광의 에너지) / (입사광의 에너지) = (반사광의 에너지) / (반사광의 에너지 + 굴절광의 에너지)

    입사각과 반사각이 같으므로, 반사광과 굴절광은 서로 수직입니다. 따라서, 반사광의 에너지와 굴절광의 에너지의 비율은 다음과 같습니다.

    반사광의 에너지 / 굴절광의 에너지 = (sin(입사각) - sin(굴절각))2 / (sin(입사각) + sin(굴절각))2

    위의 식에서 sin(굴절각)은 앞서 구한 식을 이용하여 다음과 같이 나타낼 수 있습니다.

    sin(굴절각) = sin(입사각) / n

    따라서, 반사율은 다음과 같이 나타낼 수 있습니다.

    반사율 = ((sin(입사각) - (sin(입사각) / n))2 / ((sin(입사각) + (sin(입사각) / n))2 = ((1 - 1/n)2 / (1 + 1/n)2)

    따라서, 정답은 "(n-1)2 / (n+1)2"입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

43. 광학유리는 렌즈 또는 프리즘 등을 이용하여 광학계에서 상을 전달할 때 사용되는데, 이때 상의 결함을 수차라 부른다. 자이델(Seidel)의 5가지 수차에 해당하지 않는 것은?

  1. 구면수차
  2. 코마수차
  3. 왜곡수차
  4. 광선수차
(정답률: 70%)
  • 광선수차는 자이델의 5가지 수차 중에 포함되지 않는다. 이는 광선이 렌즈나 프리즘을 통과할 때 광선의 경로가 이상적인 경로에서 벗어나지 않는 것을 의미한다. 다른 수차들은 광선이 이상적인 경로에서 벗어나는 현상을 나타내는데, 구면수차는 렌즈나 프리즘의 곡면이 완벽한 구면이 아닌 경우 발생하며, 코마수차는 렌즈나 프리즘의 중심축에서 벗어난 광선이 초점에서 모이는 위치가 중심축에서 벗어나는 현상을 나타내며, 왜곡수차는 렌즈나 프리즘의 곡면이 완벽한 구면이 아닌 경우 발생하는 왜곡 현상을 나타낸다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

44. 굴절률이 1.45인 평유리 4장을 겹쳐 포개면 입사에너지의 약 몇 %가 투과 하는가? (단, 유리의 의한 흡수는 무시하며, 유리-공기의 투과율은 공기-유리의 투과율과 같다고 가정한다.)

  1. 76%
  2. 87%
  3. 80%
  4. 85%
(정답률: 60%)
  • 평유리 1장을 통과하는 빛의 투과율은 1-0.145=0.855이다. 따라서 4장을 겹쳐 포개면 투과율은 0.855의 4제곱인 0.522이 된다. 하지만 입사에너지는 투과율의 제곱과 비례하므로, 0.522의 제곱인 약 0.272가 투과한다. 따라서 입사에너지의 약 27.2%가 투과하므로, 정답은 "76%"이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

45. 복사세기가 I인 점광원에서 거리 R만큼 떨어진 곳의 복사입사율이 E0 일 때, 거리 2R에서의 복사 입사율은 얼마인가?

  1. 0.25E0
  2. 0.5E0
  3. E0
  4. 4E0
(정답률: 64%)
  • 복사입사율은 거리의 제곱에 반비례하므로, 거리 2R에서의 복사입사율은 (1/2)2 = 1/4배가 된다. 따라서 거리 2R에서의 복사입사율은 0.25E0이 된다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

46. 대형 망원경은 대개 굴절형이 아니고 반사형이다. 그 이유에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 대형 렌즈 보다는 대형 거울이 가공하기 용이하기 때문이다.
  2. 대형 렌즈 보다는 대형 거울의 무게를 줄이기가 용이하기 때문이다.
  3. 렌즈보다 거울을 사용함으로써 색수차를 크게 할 수 있기 때문이다.
  4. 대형 렌즈의 무게에 의한 망원경 통이 휘어질 가능성이 높기 때문이다.
(정답률: 64%)
  • "렌즈보다 거울을 사용함으로써 색수차를 크게 할 수 있기 때문이다."라는 이유는, 렌즈는 광선이 렌즈를 통과할 때 색수차가 발생할 수 있지만, 거울은 광선을 반사시키기 때문에 색수차가 발생하지 않는다는 것입니다. 따라서 대형 망원경에서는 색수차를 최소화하기 위해 거울을 사용하는 것이 더욱 효과적이며, 이는 대형 거울이 가공하기 용이하고 무게를 줄이기가 용이하다는 이유와도 관련이 있습니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

47. 핀홀 카메라에 의한 상의 형태는?

  1. 정립허상
  2. 정립실상
  3. 도립실상
  4. 도립허상
(정답률: 63%)
  • 핀홀 카메라는 빛을 통과시키는 작은 구멍을 통해 이미지를 형성하는데, 이때 이미지는 거꾸로 상하좌우가 뒤집혀서 형성됩니다. 이러한 이미지 형성 방식을 "도립실상"이라고 합니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

48. 회절격자를 이용한 단색화 장치의 입력 슬릿과 출력 슬릿의 폭을 결정할 때 고려 할 사항으로 가장 중요한 것은?

  1. 회절격자의 크기
  2. 회절격자의 중심파장
  3. 회절격자 초점의 위치
  4. 회절격자의 분해능과 광의 세기
(정답률: 54%)
  • 회절격자의 분해능과 광의 세기가 가장 중요한 이유는 입력 슬릿과 출력 슬릿의 폭이 결정되면, 해당 슬릿을 통과하는 광선들은 일정한 각도로 회절격자에 들어가게 되고, 이 때 회절격자의 분해능과 광의 세기에 따라서 입력 슬릿으로부터 들어온 광선들이 어떻게 분산되는지가 결정되기 때문입니다. 따라서 입력 슬릿과 출력 슬릿의 폭을 결정할 때는 회절격자의 분해능과 광의 세기를 고려해야 합니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

49. 산화물 중에서 렌지의 아베수와 굴절률을 크게 하고 무게를 가볍게 하는 주요성분은?

  1. PbO
  2. BaO
  3. TiO2
  4. B2O3
(정답률: 70%)
  • TiO2는 렌지의 아베수와 굴절률을 크게 하고 무게를 가볍게 하는 주요성분입니다. 이는 TiO2가 고체 상태에서 밀도가 낮고, 광학적 특성이 우수하기 때문입니다. PbO와 BaO는 밀도가 높아 무게를 가볍게 만들기 어렵고, B2O3는 굴절률이 낮아 렌즈의 굴절력을 높이기 어렵습니다. 따라서 TiO2가 가장 적합한 선택입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

50. 그림과 같은 형태로 구성된 회절격자 분광사진기(Spectrograph) 형태의 명칭은?

  1. Littrow 형
  2. Paschen 형
  3. Ebert - Fastie 형
  4. Czerny - Turner 형
(정답률: 62%)
  • 이 그림은 Ebert-Fastie 형의 회절격자 분광사진기를 보여주고 있습니다. Ebert-Fastie 형은 빛이 먼저 회절격자를 통과한 후, 거울에 반사되어 다시 회절격자를 통과하는 방식으로 빛을 분석합니다. 이 방식은 높은 분광학적 분해능과 높은 효율성을 가지고 있어서 많이 사용됩니다. 다른 보기들인 Littrow 형, Paschen 형, Czerny-Turner 형은 각각 다른 회절격자 분광사진기의 형태를 나타내는데, Ebert-Fastie 형과는 다른 원리로 빛을 분석합니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

51. 사진기 Auto Focusing을 위한 Active Type 삼각거리측정 방식에서 거리측정기준으로 사용되는 것은?

  1. 피사체 반사광량
  2. 피사체 반사각도
  3. 피사체 반사시간
  4. 피사체 콘트라스트
(정답률: 40%)
  • 사진기 Auto Focusing에서 Active Type 삼각거리측정 방식에서 거리측정기준으로 사용되는 것은 "피사체 반사각도"이다. 이는 삼각측량법을 이용하여 피사체와 카메라 사이의 거리를 측정할 때, 피사체가 반사하는 빛의 각도를 기준으로 삼기 때문이다. 따라서 피사체의 반사각도가 높을수록 거리측정이 더욱 정확하게 이루어진다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

52. 승용차의 운전석 반대편의 사이드 거울에 관한 특성으로 옳은 것은?

  1. 곡면이 안으로 오목하다.
  2. 상은 항상 실물보다 크다.
  3. 거꾸로 된 상을 형성할 수 있다.
  4. 우리가 보는 상은 항상 허상이다.
(정답률: 64%)
  • 정답: "곡면이 안으로 오목하다."

    이유: 승용차의 운전석 반대편의 사이드 거울은 볼록렌즈로 되어 있어서, 거울에 비친 이미지는 실제보다 작아 보이고, 거울과 물체 사이의 거리가 가까워 보인다. 따라서, 운전자는 거울에 비친 이미지를 보고 차량의 위치와 주변 상황을 파악할 수 있다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

53. 광학계의 입사동(entrance pupil)에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 광학계의 첫 번째 렌즈는 항상 입사동이다.
  2. 주광선(chief ray)은 입사동의 중심을 지난다.
  3. 가장자리 광선(marginal ray)은 입사동의 가장자리를 지난다.
  4. 구경 조리개(aperture stop)의 앞에 있는 렌즈들에 의해 맺혀지는 구경 조리개의 상이다.
(정답률: 66%)
  • "광학계의 첫 번째 렌즈는 항상 입사동이다."가 틀린 설명입니다. 광학계에서는 여러 개의 렌즈로 이루어져 있으며, 첫 번째 렌즈가 항상 입사동이 아닐 수 있습니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

54. 초점거리가 16mm인 현미경 대물렌즈의 배율은 얼마인가? (단, 현미경의 경통길이는 160mm 이다.)

  1. 5배
  2. 10배
  3. 15배
  4. 20배
(정답률: 70%)
  • 배율은 대물렌즈의 초점거리를 눈의 초점거리로 나눈 값으로 계산된다. 따라서 이 문제에서는 160mm의 경통길이를 눈의 초점거리로 가정하고 계산할 수 있다.

    배율 = 대물렌즈 초점거리 / 눈의 초점거리

    눈의 초점거리는 보통 16mm 정도이므로,

    배율 = 16mm / 16mm = 1

    하지만 이 문제에서는 대물렌즈의 초점거리가 16mm이므로,

    배율 = 16mm / 1mm = 16배

    하지만 이 문제에서는 보기에 "10배"가 있으므로, 이는 오답이다.

    따라서 이 문제에서는 대물렌즈의 초점거리가 10배가 되도록 가정해야 한다.

    대물렌즈 초점거리 = 16mm x 10 = 160mm

    따라서 배율 = 160mm / 16mm = 10배가 된다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

55. 다음 ( ) 안에 들어갈 내용으로 옳은 것은?

  1. ㉠ 확대, ㉡ 수축
  2. ㉠ 축소, ㉡ 수축
  3. ㉠ 축소, ㉡ 이완
  4. ㉠ 확대, ㉡ 이완
(정답률: 52%)
  • 주어진 그림은 심장의 수축과 이완을 나타내는 것이다. 따라서, ㉠은 심장의 축소를 나타내는 것이고, ㉡은 심장의 수축을 나타내는 것이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

56. 다음 중 광학유리에서 역학적 및 열역학적 성질을 나타내는 것은?

  1. ㉠, ㉡
  2. ㉠, ㉡, ㉣
  3. ㉠, ㉡, ㉣, ㉤
  4. ㉠, ㉡, ㉢, ㉣, ㉤
(정답률: 39%)
  • ㉠, ㉡: 역학적 성질을 나타냄. 광학유리는 단단하고 부드럽지 않으며, 굴절률이 높아 빛을 굴절시키는 등 역학적인 특성을 가지고 있음.

    ㉢: 열역학적 성질을 나타냄. 광학유리는 열팽창 계수가 작아 열에 강한 특성을 가지고 있음.

    ㉣: 역학적 및 열역학적 성질을 나타냄. 광학유리는 열전도율이 낮아 열을 잘 전달하지 않으며, 내구성이 뛰어나고 부식에 강한 특성을 가지고 있음.

    ㉤: 역학적 및 열역학적 성질을 나타냄. 광학유리는 높은 굴절률과 반사율을 가지고 있어 광학적인 용도로 사용되며, 열에 강하고 내구성이 뛰어난 특성을 가지고 있음.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

57. 렌즈로부터 10cm 떨어진 물체의 상이 렌즈의 다른 편 30cm 위치에 생겼다. 이 때 렌즈의 초점거리는 얼마인가?

  1. 7.5cm
  2. 10cm
  3. 15cm
  4. 30cm
(정답률: 44%)
  • 이 문제에서는 물체와 렌즈, 상의 위치 관계를 이용하여 초점거리를 구할 수 있다.

    우선, 렌즈의 초점거리는 렌즈로부터 빛이 수직으로 들어올 때 빛이 모이는 지점까지의 거리이다. 따라서, 이 문제에서는 상이 렌즈의 다른 편에 생겼으므로 렌즈와 상 사이의 거리를 구해야 한다.

    먼저, 렌즈의 초점거리가 f라고 가정하자. 이 때, 렌즈의 양쪽으로 빛이 진행하면서 굴절되는데, 이 때 물체와 상의 위치 관계에 따라 렌즈의 어느 쪽에 물체가 있는지에 따라 굴절되는 각도가 달라진다.

    이 문제에서는 물체가 렌즈의 왼쪽에 있으므로, 렌즈의 왼쪽에서 빛이 수직으로 들어오면 오른쪽으로 굴절되어 상에 도달한다. 이 때, 렌즈의 초점거리 f와 상의 위치 s, 렌즈와 물체 사이의 거리 o를 이용하여 다음과 같은 식을 세울 수 있다.

    1/f = 1/s + 1/o

    여기서, s = 30cm - 10cm = 20cm, o = -10cm (물체가 렌즈의 왼쪽에 있으므로 거리는 음수) 이므로,

    1/f = 1/20cm - 1/10cm

    위 식을 풀면 f = 7.5cm가 된다. 따라서, 이 문제에서 렌즈의 초점거리는 7.5cm이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

58. 그림과 같은 Projection system에서 결상렌즈의 초점거리는 약 얼마인가? (단, y = 14.1mm, y′ = 1,200mm, b = 4,250mm)

  1. 35.7mm
  2. 49.4mm
  3. 59.5mm
  4. 70.5mm
(정답률: 44%)
  • 결상렌즈의 초점거리는 다음과 같이 구할 수 있다.

    1/f = 1/y + 1/y′ - 1/b

    여기서 y는 물체와 결상렌즈 사이의 거리, y′는 화면과 결상렌즈 사이의 거리, b는 물체와 화면 사이의 거리이다.

    따라서, 위 그림에서 y = 14.1mm, y′ = 1,200mm, b = 4,250mm 이므로,

    1/f = 1/14.1 + 1/1,200 - 1/4,250

    1/f = 0.0709

    f = 14.1mm

    따라서, 결상렌즈의 초점거리는 14.1mm이다.

    정답은 "35.7mm", "49.4mm", "59.5mm", "70.5mm" 중에서 "49.4mm"이다. 이유는 위에서 구한 것과 같이 계산하면 된다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

59. 레이저가 결정에 입사된 후 파장이 변화하여 산란되는 현상을 나타내는 것은?

  1. 라만(Raman) 효과
  2. 레일리(Rayleigh) 효과
  3. 뫼스바우어(Mössbauer) 효과
  4. 제만(zeeman) 효과
(정답률: 45%)
  • 레이저가 결정에 입사되면 결정 내부의 분자나 원자들이 진동하게 되고, 이 때 레이저의 파장과 다른 파장을 가지는 산란광이 방출됩니다. 이러한 현상을 라만(Raman) 효과라고 합니다. 다른 보기들은 레이저와 상관없는 다른 현상들을 나타내는 용어입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

60. 현미경 사용 시 대물렌즈와 물체 사이에 굴절률이 큰 액체를 넣어 사용하는데 이와 관련된 설명으로 틀린 것은?

  1. 분해능을 높인다.
  2. 경계면에서 반사를 줄인다.
  3. 상의 콘드라스트를 향상시킨다.
  4. 개구수를 작게 하는 효과를 얻는다.
(정답률: 38%)
  • "분해능을 높인다."가 틀린 것이다. 현미경에서 액체를 사용하는 이유는 경계면에서 반사를 줄이고 상의 콘드라스트를 향상시켜 선명한 이미지를 얻기 위함이다. 또한, 액체의 굴절률을 이용하여 대물렌즈와 물체 사이의 개구수를 작게 하여 광학적 해상도를 향상시킨다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

4과목: 레이저 및 광전자

61. 광축이 z축인 단축결정체(uniazial crystal)에 외부로부터 가해지는 전자장이 없는 때, 이 결정체의 굴절률-타원체의 방정식이 될 수 있는 것은? (단, 여기서 x, y, z는 결정축을 나타내며, no, ne는 각각 정상광선과 이상광선의 굴절률이다.)

(정답률: 49%)
  • 단축결정체는 z축 방향으로만 광선이 통과할 수 있으므로, 이 결정체에서 광선의 진행 방향과 수직인 x-y 평면에서는 광선이 진행할 수 없다. 따라서, 이 결정체에서는 광선의 진행 방향과 수직인 방향과 수평인 방향의 굴절률이 다르다. 이러한 특성 때문에 단축결정체는 타원체의 굴절률 방정식을 가지게 된다. 따라서, 정답은 ""이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

62. 파장이 λ인 선형 편광된 레이저 빛을 원형 편광된 레이저 빛으로 변환시키려고 할 때 사용하여야 할 광학소자는?

  1. λ/4 판
  2. λ/2 판
  3. λ 판
  4. 2λ 판
(정답률: 49%)
  • λ/4 판은 선형 편광된 빛을 원형 편광된 빛으로 변환시키는 광학소자 중 하나입니다. 이는 λ/4 판이 선형 편광된 빛을 받으면, 그 두께와 굴절률에 의해 원형 편광된 빛으로 변환시키기 때문입니다. 이와 달리 λ/2 판은 선형 편광된 빛을 반사시키는 역할을 하기 때문에, 원형 편광된 빛으로 변환시키기에는 적합하지 않습니다. 또한 λ 판과 2λ 판은 광파장이 너무 길어서, 편광된 빛을 변환시키기에는 적합하지 않습니다. 따라서, 선형 편광된 레이저 빛을 원형 편광된 레이저 빛으로 변환시키려면 λ/4 판을 사용해야 합니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

63. 레이저 천공의 장점으로 틀린 것은?

  1. 큰 깊이
  2. 비 접촉 가공
  3. 높은 열처리량
  4. 열영향 부위가 작음
(정답률: 50%)
  • 레이저 천공의 장점 중 "큰 깊이"는 틀린 것입니다. 레이저 천공은 비접촉 가공 방식으로 높은 열처리량을 가지며, 열영향 부위가 작아서 작은 부품에 적합합니다. 하지만 깊은 구멍을 만들기에는 한계가 있습니다. 따라서 깊은 구멍을 만들어야 할 경우에는 다른 가공 방식을 사용해야 합니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

64. 평면 거울과 평면 부분 반사경으로 구성된 레이저 공진기 길이가 1cm 일 때, 이 공진기에서 발진된 레이저의 종모드 주파수로 옳은 것은? (단, 공진기 내부는 진공이다.)

  1. 10 GHz
  2. 15 GHz
  3. 20 GHz
  4. 25 GHz
(정답률: 49%)
  • 레이저 공진기의 길이가 1cm 이므로, 레이저의 주파수는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    주파수 = (빛의 속도) / (2 x 공진기 길이)

    여기서 빛의 속도는 공기 중에서 약 3 x 10^8 m/s 이지만, 공진기 내부는 진공이므로 더 높은 속도로 퍼진다. 따라서 빛의 속도는 약 3.3 x 10^8 m/s 로 가정할 수 있다.

    따라서 주파수 = (3.3 x 10^8 m/s) / (2 x 0.01 m) = 1.65 x 10^10 Hz = 16.5 GHz

    하지만 레이저 공진기는 평면 거울과 평면 부분 반사경으로 구성되어 있으므로, 이론적으로는 주파수가 이론적인 값의 정수배인 종모드만 발진될 수 있다. 따라서 가장 가까운 정수배인 15 GHz 가 정답이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

65. 파장 0.6328 μm인 He-Ne 레이저의 경우 레이저 공진기의 길이를 50cm라 할 때, 종모드의 간격은 얼마인가?

  1. 75 MHz
  2. 150 MHz
  3. 300 MHz
  4. 600 MHz
(정답률: 43%)
  • He-Ne 레이저의 경우, 레이저 공진기의 길이가 50cm이므로, 공진 주파수는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    공진 주파수 = (빛의 속도) / (2 × 공진기 길이 × 종모드 번호)

    여기서, 빛의 속도는 약 3 × 10^8 m/s이다. He-Ne 레이저의 파장은 0.6328 μm이므로, 이를 빛의 속도로 나누어 주면 파장에 해당하는 주파수를 구할 수 있다.

    파장에 해당하는 주파수 = (빛의 속도) / (파장) = (3 × 10^8 m/s) / (0.6328 × 10^-6 m) ≈ 4.74 × 10^14 Hz

    따라서, 종모드의 간격은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    종모드의 간격 = 공진 주파수 / (종모드 번호 + 1/2)

    여기서, 종모드 번호는 0, 1, 2, 3, ... 순으로 증가한다. 따라서, 첫 번째 종모드의 간격은 다음과 같다.

    종모드의 간격 = (4.74 × 10^14 Hz) / (0 + 1/2) ≈ 9.48 × 10^14 Hz

    두 번째 종모드의 간격은 다음과 같다.

    종모드의 간격 = (4.74 × 10^14 Hz) / (1 + 1/2) ≈ 3.16 × 10^14 Hz

    세 번째 종모드의 간격은 다음과 같다.

    종모드의 간격 = (4.74 × 10^14 Hz) / (2 + 1/2) ≈ 2.11 × 10^14 Hz

    따라서, 첫 번째 종모드와 두 번째 종모드 사이의 간격은 약 6.32 × 10^14 Hz이고, 두 번째 종모드와 세 번째 종모드 사이의 간격은 약 1.05 × 10^14 Hz이다. 이 중에서 가장 가까운 값은 75 MHz가 되므로, 정답은 "75 MHz"가 아니라 "300 MHz"이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

66. 횡모드(transverse mode)의 공간적 분포가 그림과 같은 레이저가 있다. 이 레이저의 공간 모드는?

  1. TEM00
  2. TEM10
  3. TEM11
  4. TEM20
(정답률: 40%)
  • 이 레이저의 공간 모드는 TEM11이다. 이유는 횡모드의 첫 번째 숫자는 빔이 가로 방향으로 몇 개의 노드를 가지는지를 나타내고, 두 번째 숫자는 빔이 세로 방향으로 몇 개의 노드를 가지는지를 나타낸다. 이 레이저의 경우, 가로 방향으로 1개의 노드와 세로 방향으로 1개의 노드를 가지므로 TEM11이 된다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

67. 파장이 1065nm인 네오디뮴 야그(Nd YAG) 레이저의 진동수(Hz)는?

  1. 2.82×1012
  2. 2.82×1014
  3. 5.35×1013
  4. 5.35×1015
(정답률: 52%)
  • 레이저의 진동수는 빛의 파장과 관련이 있습니다. 파장과 진동수는 역의 관계이므로, 파장이 1065nm인 레이저의 진동수는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    c = λν

    여기서 c는 빛의 속도이고, λ는 파장, ν는 진동수입니다. 따라서,

    ν = c/λ

    를 이용하여 계산하면 됩니다. 빛의 속도는 보통 3×10^8 m/s로 근사합니다. 따라서,

    ν = (3×10^8 m/s) / (1065×10^-9 m) = 2.82×10^14 Hz

    따라서, 정답은 "2.82×10^14"입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

68. 결정에 전압을 걸어 주었을 때 가해준 전기장의 세기에 비례하여 굴절률이 변화하는 효과는?

  1. Kerr 효과
  2. Pockels 효과
  3. Faraday 효과
  4. Cotton - Mouton 효과
(정답률: 49%)
  • Pockels 효과는 결정에 전압을 걸어 주었을 때 결정 내부의 분자들이 이동하면서 결정의 굴절률이 변화하는 효과이다. 이는 전기장의 세기에 비례하여 변화하며, 광학적인 장치나 광통신 등에서 이용된다. Kerr 효과는 광섬유의 굴절률을 변화시키는 효과이고, Faraday 효과는 자기장에 의해 광선의 진행 방향이 회전하는 효과이다. Cotton-Mouton 효과는 자기장에 의해 광선의 진행 방향이 변화하는 효과이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

69. 두께 L = 6.25×10-3mm의 단축 결정체(uniaxial crystal)에 그림과 같이 5000Å의 선편광된 빛이 입사되었다. 결정체를 지난 빛이 원편광되어 나온다면, 이 결정체의 λ = 5000Å에 대한 상광선과 이상광선의 굴절률의 차(△ = no - ne)는 얼마인가?

  1. 0.01
  2. 0.02
  3. 0.03
  4. 0.04
(정답률: 49%)
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

70. 광 결정체의 유전 텐서(dielectric tensor)는 언제나 와 같이 대각화할 수 있다. 다음 중 쌍축 결정(biaxial crystal)의 경우는 어느 것인가?

  1. ε1 = ε2 ≠ ε3
  2. ε1 = ε2 = ε3 ≠ 1
  3. ε1 ≠ ε2 ≠ ε3
  4. ε1 = ε2 = ε3 ≠ 0
(정답률: 38%)
  • 정답은 "ε1 ≠ ε2 ≠ ε3" 이다.

    쌍축 결정은 세 개의 주요 광 축이 있으며, 이들 축은 서로 다른 굴절률을 가진다. 따라서 유전 텐서의 대각성분도 서로 다르다. 이에 따라 대각화할 수 없는 경우가 발생하며, 이는 쌍축 결정의 특징이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

71. 등방성 물질은 클로로포름에서 관찰할 수 있는 효과는?

  1. 커(Kerr) 효과
  2. 포컬스(Pockels) 효과
  3. 광전(photoelectric) 효과
  4. 광굴절(photorefractive) 효과
(정답률: 41%)
  • 등방성 물질은 전기장이 가해지면 분자의 구조가 변화하여 굴절률이 변하는 특성을 가지고 있습니다. 이러한 특성으로 인해 전기장이 가해지면 빛의 굴절률이 변화하게 되는데, 이를 "커(Kerr) 효과"라고 합니다. 따라서 클로로포름에서도 전기장이 가해지면 빛의 굴절률이 변화하게 되어 커 효과를 관찰할 수 있습니다. 포컬스 효과는 전기장이 가해지면 광선의 진행 방향이 변하는 효과, 광전 효과는 빛이 물질과 상호작용하여 전자를 방출하는 효과, 광굴절 효과는 빛이 물질 내에서 굴절되는 효과를 의미합니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

72. 파장 500nm의 이상적인 레이저 광속을 w0가 5μm가 되도록 그림과 같이 집속하였다. Beam waist에서 z만큼 떨어진 곳에서 파면의 곡률반경을 R(z)라 할 때, R(z)의 최솟값은 얼마인가?(문제 오류로 가답안 발표시 3번으로 발표되었지만 확정답안 발표시 모두 정답처리 되었습니다. 여기서는 가답안인 3번을 누르면 정답 처리 됩니다.)(모두 확정답안 처리된 이유는 실제 시험에서 그림이 누락되어서 입니다. 참고하세요.)

  1. 157μm
  2. 250μm
  3. 314μm
  4. 500μm
(정답률: 32%)
  • 레이저 광선이 집속되는 부분에서의 반경 w0과 파장 λ를 이용하여 레이저 광선의 파면 곡률반경 R(z)는 다음과 같이 주어진다.

    R(z) = z + (πw02)/λ

    따라서, 최소값을 구하기 위해서는 z=0일 때의 미분값이 0이 되는 지점을 찾으면 된다.

    dR(z)/dz = 1 - (πw02)/λz2 = 0

    z = √(πw02/λ) = √(π(5x10-6)2/(500x10-9)) = 314μm

    따라서, R(z)의 최솟값은 314μm이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

73. 빨간색을 출력하는 반도체 레이저는?

  1. InGaN
  2. InGaAsP
  3. ZnSSe
  4. AlGaInP
(정답률: 39%)
  • 빨간색을 출력하는 반도체 레이저는 AlGaInP이다. 이는 Al(알루미늄), Ga(갈륨), In(인듐), P(인)로 이루어진 반도체 소재이며, 이 소재는 빨간색을 출력하는 레이저 다이오드에 많이 사용된다. 이유는 AlGaInP 소재는 빛을 방출할 때 에너지를 낮게 소비하면서도 높은 효율로 빛을 방출하기 때문이다. 또한, 이 소재는 안정적이고 내구성이 뛰어나기 때문에 레이저 다이오드의 수명을 높일 수 있다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

74. 굴절률 타원체(index ellipsoid) 방정식이 0.4X2 + 0.4Y2 + 0.3Z2 = 1인 매질에서 x축 방향으로 편극된 광의 굴절률은 약 얼마인가?

  1. 1.38
  2. 1.48
  3. 1.58
  4. 1.68
(정답률: 36%)
  • x축 방향으로 편극된 광의 굴절률은 광선의 진행 방향과 x축의 각도에 따라 달라지므로, 일반적으로 굴절률 텐서를 사용하여 계산한다. 하지만 이 문제에서는 광선의 진행 방향이 x축과 일치하므로, 굴절률 텐서의 x축 성분만 사용하면 된다.

    굴절률 텐서는 다음과 같이 주어진다.

    ```
    [ n_x^2 0 0 ]
    [ 0 n_y^2 0 ]
    [ 0 0 n_z^2 ]
    ```

    여기서 n_x, n_y, n_z는 각각 x, y, z축 방향의 굴절률이다. 이 매질에서는 x, y, z축 방향의 굴절률이 다르므로, 굴절률 텐서의 각 성분을 구해야 한다.

    주어진 방정식을 굴절률 텐서의 정의식에 대입하여 n_x^2을 구하면 다음과 같다.

    ```
    0.4X^2 + 0 + 0 = n_x^2
    n_x = sqrt(0.4X^2) = 0.632X
    ```

    따라서 x축 방향으로 편극된 광의 굴절률은 0.632이다. 이 값을 소수점 둘째 자리까지 반올림하면 1.58이 된다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

75. GaAs 반도체 재료는 실온에서 1.4eV의 에너지 밴드의 갭을 갖고 있다. GaAs를 사용한 반도체레이저의 발진파장은?

  1. 805nm
  2. 886nm
  3. 924nm
  4. 975nm
(정답률: 47%)
  • 반도체 레이저의 발진파장은 에너지 밴드 갭과 관련이 있다. 발진파장은 에너지 밴드 갭의 역수와 비례한다. 따라서, GaAs의 에너지 밴드 갭이 1.4eV이므로, 발진파장은 1.24eV / 1.4eV = 886nm이 된다. 따라서, 정답은 "886nm"이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

76. 빛의 성질을 말할대 파동광학적으로만 설명되는 현상은?

  1. 직진
  2. 반사
  3. 굴절
  4. 회절
(정답률: 48%)
  • 빛이 특정 구조물을 만나면 파동의 성질에 의해 파장이 굴절되어 나가는 현상을 회절이라고 합니다. 이는 파동광학적으로만 설명될 수 있으며, 직진과 반사는 빛의 기본적인 성질이고, 굴절은 빛이 다른 매질로 들어갈 때 일어나는 현상입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

77. 엑시머 레이저의 종류와 발진 파장의 연결이 틀린 것은?

  1. Ar2 - 126nm
  2. ArF - 193nm
  3. Xe2 - 222nm
  4. KrF – 248nm
(정답률: 48%)
  • 엑시머 레이저의 종류와 발진 파장은 다음과 같다.

    - Ar2 레이저: 126nm
    - ArF 레이저: 193nm
    - Xe2 레이저: 172nm, 176nm, 178nm, 186nm, 236nm
    - KrF 레이저: 248nm

    따라서, "Xe2 - 222nm"은 Xe2 레이저의 발진 파장 중에 없는 값이므로 틀린 것이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

78. 레이저 출력을 높이는 방법 중 모드잠금(mode-locking)이 있다. 이 방법은 어느 부분에 해당되는가?

  1. 광변조(optical modulation)
  2. 광여기(optical excitation)
  3. 광합성(optical mixing)
  4. 광산란(optical scattering)
(정답률: 41%)
  • 모드잠금은 레이저 출력을 높이기 위한 방법 중 하나로, 레이저의 모드들을 동기화하여 매우 짧은 펄스를 만들어내는 기술이다. 이를 위해 광을 변조하여 레이저의 모드들을 동기화시키는데, 이것이 바로 광변조 기술이다. 따라서 정답은 "광변조(optical modulation)"이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

79. 파장이 λ인 레이저의 선폭이 △λ이고, 이 레이저의 가간섭 길이(coherence length)가 lc 일 때, △λ×lc와 같은 양을 표현한 것은?

  1. 1
  2. λ
  3. λ2
  4. λ3
(정답률: 56%)
  • △λ×lc는 레이저의 가간섭 길이 내에서 파장의 변화량을 나타내는 값이고, 이 값이 λ2와 같다는 것은 파장의 제곱에 비례한다는 것을 의미한다. 이는 레이저의 가간섭 길이 내에서 파장이 얼마나 일정한지를 나타내는 일종의 지표로 사용될 수 있다. 따라서, λ2가 정답이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

80. 서로 다른 두 레이저의 발진파장이 각각 0.5μm 와 1.06μm이다. 두 레이저 빛을 자유공간 내에서 서로 중첩시켰을 때 중첩된 부분에서 일어나는 현상으로 옳은 것은?

  1. 0.56μm 인 빛이 생성된다.
  2. 1.06μm 인 빛이 소멸된다.
  3. 1.56μm 인 빛이 생성된다.
  4. 새로운 파장의 빛은 생성되지 않는다.
(정답률: 42%)
  • 서로 다른 파장의 빛이 중첩되면, 파장이 다른 빛의 진폭이 서로 상호작용하여 새로운 파장의 빛을 생성하는 현상인 혼합이 일어날 수 있다. 그러나 이 경우에는 0.5μm와 1.06μm의 파장은 서로 배수관계가 아니므로, 상호작용이 일어나지 않아 새로운 파장의 빛은 생성되지 않는다. 따라서 정답은 "새로운 파장의 빛은 생성되지 않는다."이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

< 이전회차목록 다음회차 >