광학기능사 필기 기출문제복원 (2002-04-07)

광학기능사 2002-04-07 필기 기출문제 해설

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광학기능사
(2002-04-07 기출문제)

목록

1과목: 광학일반

1. 다음 중 고전광학의 기본원리가 아닌 것은?

  1. Fermat의 원리
  2. 중첩의 원리
  3. Huygens의 원리
  4. Hamilton의 원리
(정답률: 알수없음)
  • 고전광학의 기본 원리에는 빛의 경로를 설명하는 페르마의 원리, 파면의 전파를 설명하는 호이겐스의 원리, 그리고 파동의 합성을 설명하는 중첩의 원리가 포함됩니다.

    오답 노트
    해밀턴의 원리: 고전역학의 최소 작용 원리로, 광학의 기본 원리와는 거리가 멉니다.
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2. 굴절율이 1.5인 유리에서 굴절율이 1.0인 공기로 60도의 각도로 입사하는 빛에 대한 설명중 틀린 것은?

  1. 굴절광의 진폭은 입사광의 진폭의 1/2과 같다.
  2. 반사광의 세기는 입사광의 세기와 같다.
  3. 반사각은 입사각과 같다.
  4. 투과하는 빛의 세기는 0 이다.
(정답률: 알수없음)
  • 임계각을 계산하면 $\sin \theta_c = \frac{1.0}{1.5} \approx 0.667$이며, 이는 약 $41.8^{\circ}$ 입니다. 입사각이 $60^{\circ}$로 임계각보다 크므로 전반사 현상이 일어납니다.
    따라서 투과하는 빛의 세기는 $0$이며, 반사광의 세기는 입사광의 세기와 같고 반사각은 입사각과 같습니다. 굴절광이 존재하지 않으므로 굴절광의 진폭이 입사광의 $1/2$이라는 설명은 틀린 것입니다.
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3. 파장이 500nm인 빛의 굴절율이 1.39인 비누막을 수직으로 투과한다. 투과하는 빛의 세기가 최소가 되는 비누막 중 가장 얇은 두께는 대략 얼마인가?

  1. 90nm
  2. 180nm
  3. 270nm
  4. 360nm
(정답률: 알수없음)
  • 비누막의 투과광 세기가 최소가 되려면 반사광이 보강 간섭을 일으켜야 합니다. 이때 위상 변화를 고려한 최소 두께 조건은 $\lambda / (2n)$ 입니다.
    ① [기본 공식] $d = \frac{\lambda}{2n}$ 두께 = 파장 / (2 × 굴절률)
    ② [숫자 대입] $d = \frac{500}{2 \times 1.39}$
    ③ [최종 결과] $d = 179.85$
    따라서 가장 가까운 값은 $180\text{nm}$ 입니다.
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4. 다음에서 Fraunhofer선의 기호와 파장을 잘못 연결한 것은?

  1. C line : 656.3 nm
  2. D line : 546.1 nm
  3. F line : 486.1 nm
  4. G line : 430.7 nm
(정답률: 알수없음)
  • Fraunhofer선은 태양 스펙트럼의 흡수선으로, 각 기호에 해당하는 고유 파장이 정해져 있습니다. D line은 나트륨(Na) 선으로 약 $589.0\text{ nm}$와 $589.6\text{ nm}$의 이중선입니다.

    오답 노트
    D line : $546.1\text{ nm}$는 수은(Hg) 선의 파장입니다.
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5. 높은 온도의 물체는 빛을 방출한다. 이를 흑체복사로 근사할 수 있을 때 물체의 온도와 방출되는 빛과의 관계에 관한 설명중 올바른 것은?

  1. 방출되는 스펙트럼에서 최대 세기의 진동수는 절대온도에 비례한다.
  2. 방출되는 스펙트럼에서 최대 세기의 파장은 절대온도에 비례한다.
  3. 방출되는 빛에너지의 총량은 절대온도의 제곱에 비례한다
  4. 방출되는 빛에너지의 총량은 절대온도의 제곱에 반비례한다
(정답률: 알수없음)
  • 흑체복사의 빈의 변위 법칙(Wien's displacement law)에 따르면, 최대 세기를 갖는 파장 $\lambda_{max}$는 절대온도 $T$에 반비례하고, 진동수 $\nu_{max}$는 절대온도 $T$에 비례합니다.

    오답 노트
    최대 세기의 파장은 절대온도에 반비례함
    빛에너지의 총량은 슈테판-볼츠만 법칙에 의해 절대온도의 4제곱에 비례함
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6. 앞면의 곡률반경이 50cm, 뒷면의 곡률반경이 20cm인 안경렌즈의 굴절능을 구하시오. (단, 재질의 굴절율은 1.4 이고, 렌즈의 두께는 0에 가깝다고 하자)

  1. -1.2 디옵터
  2. -0.16 디옵터
  3. 0.16 디옵터
  4. 1.2 디옵터
(정답률: 알수없음)
  • 렌즈의 두께가 0에 가까울 때, 굴절능은 앞면과 뒷면의 곡률반경과 굴절률을 이용한 렌즈 제작자 공식으로 구할 수 있습니다. 이때 앞면은 볼록(양수), 뒷면은 오목(음수)의 형태를 가지므로 부호를 주의하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $D = (n - 1) ( \frac{1}{R_1} - \frac{1}{R_2} )$ 굴절능 = (굴절률 - 1) × (앞면 곡률반경 역수 - 뒷면 곡률반경 역수)
    ② [숫자 대입] $D = (1.4 - 1) ( \frac{1}{0.5} - \frac{1}{0.2} )$ (단위는 m로 환산하여 대입)
    ③ [최종 결과] $D = -1.2$ 디옵터
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7. 다음 중 빛의 진행하는 속도가 가장 늦은 매질은?

  1. 굴절율이 1.33 인 물
  2. 굴절율이 1.46 인 수정
  3. 굴절율이 1.52인 크라운유리
  4. 굴절율이 2.42인 다이아몬드
(정답률: 알수없음)
  • 매질 내에서의 빛의 속도는 진공에서의 속도를 굴절률로 나눈 값과 같으므로, 굴절률이 클수록 빛의 속도는 느려집니다.
    제시된 매질 중 다이아몬드의 굴절률이 $2.42$로 가장 높기 때문에 빛의 속도가 가장 느립니다.
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8. 다음 중 전반사가 일어날 수 있는 경우는? (단 공기의 굴절율은 1, 물의 굴절율은 1.33, 유리의 굴절율은 1.5로 한다.)

  1. 공기에서 물로 입사할 때
  2. 물에서 유리로 입사할 때
  3. 유리에서 물로 입사할 때
  4. 공기에서 유리로 입사할 때
(정답률: 알수없음)
  • 전반사는 빛이 굴절률이 큰 매질(밀한 매질)에서 굴절률이 작은 매질(소한 매질)로 입사할 때, 입사각이 임계각보다 클 경우 발생합니다.
    유리($n=1.5$)에서 물($n=1.33$)로 입사하는 경우 굴절률이 감소하므로 전반사가 일어날 수 있습니다.
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9. 다음 중 빛의 분산현상을 이용하는 것은?

  1. 간섭계
  2. 투영현미경
  3. 프리즘 분광기
  4. 광학식 곡률측정기
(정답률: 알수없음)
  • 빛의 분산은 매질 내에서 파장에 따라 굴절률이 달라져 빛이 나누어지는 현상이며, 프리즘 분광기는 이 원리를 이용해 복합광을 파장별로 분리하여 분석합니다.
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10. 광학계(가시광선용 결상)의 설계 및 분석에서 기준이 되는 빛의 파장은?

  1. 656.3 nm
  2. 587.6 nm
  3. 546.0 nm
  4. 486.1 nm
(정답률: 알수없음)
  • 광학계 설계 시 기준이 되는 파장은 일반적으로 나트륨 D선(Sodium D-line)을 사용하며, 그 값은 $587.6 nm$ 입니다.
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11. 구경이 25mm이고 초점거리가 100mm인 이상적인 렌즈가 있을 때, 파장 0.5μm인 빛에서 레일리(Rayleigh) 기준에 따른 렌즈의 공간분해 한계는?

  1. 1.22μm
  2. 2.44μm
  3. 3.66μm
  4. 4.88μm
(정답률: 알수없음)
  • 레일리 기준에 따른 공간분해 한계(분해능)는 렌즈의 구경과 초점거리, 빛의 파장을 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\Delta x = 1.22 \frac{\lambda f}{D}$
    ② [숫자 대입] $\Delta x = 1.22 \frac{0.5 \times 10^{-6} \times 100}{25}$
    ③ [최종 결과] $\Delta x = 2.44 \mu m$
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12. 그림에서 기호와 이름이 옳게 연결된 것은?

  1. A = 경계각
  2. B = 입사각
  3. C = 굴절각
  4. D = 임계각
(정답률: 알수없음)
  • 빛이 경계면으로 들어올 때 법선과 이루는 각도를 입사각이라고 합니다. 에서 B는 법선과 입사광선 사이의 각이므로 입사각에 해당합니다.
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13. 아베수(Abbe number)에 대한 설명중 옳지 않은 것은?

  1. 이 값은 유리가 빛을 분산시키는 능력을 나타낸다.
  2. 이 값이 큰 유리로 프리즘을 만들면 빛이 넓게 퍼진다.
  3. ne-1/nF-nC와 같이 계산된다.
  4. 이 값이 50보다 큰 유리를 크라운 유리라 한다.
(정답률: 알수없음)
  • 아베수는 유리의 분산 능력을 나타내는 지표로, 아베수가 클수록 분산이 적게 일어납니다. 따라서 아베수가 큰 유리로 프리즘을 만들면 빛이 좁게 퍼지며 분산 능력이 낮아집니다.

    오답 노트
    $n_{e}^{-1}/n_{F}-n_{C}$: 아베수의 정의 식임
    크라운 유리: 아베수가 약 50보다 큰 저분산 유리임
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14. 스펙트럼에 관한 다음 설명 중 틀린 것은?

  1. 파장이 클수록 투과형 회절발(grating)에 의한 회절각이 크다.
  2. 회절차수가 클수록 회절발(grating)에 의한 스펙트럼선폭이 커진다.
  3. 수소가스의 스펙트럼은 여러 가지 선으로 구성되어 있다.
  4. 파장이 클수록 프리즘에 의한 편의각이 크다.
(정답률: 알수없음)
  • 프리즘에 의한 편의각은 굴절률의 차이에 의해 결정되며, 파장이 짧을수록(보라색 쪽) 더 많이 굴절되어 편의각이 커집니다. 따라서 파장이 클수록 편의각이 크다는 설명은 틀렸습니다.
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15. 다음 광선중 에너지가 가장 큰 것은?

  1. 자외선
  2. 빨강색
  3. 파랑색
  4. 적외선
(정답률: 알수없음)
  • 광자의 에너지는 파장에 반비례하고 진동수에 비례합니다. 제시된 광선 중 파장이 가장 짧은 자외선이 가장 큰 에너지를 가집니다.
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2과목: 광학가공

16. 유리속에서 파장이 가장 긴 단색광은 다음 중 어느 색인가?

  1. 빨강색
  2. 노랑색
  3. 초록색
  4. 파랑색
(정답률: 알수없음)
  • 가시광선 영역에서 파장은 빨강색이 가장 길고, 보라색으로 갈수록 짧아집니다. 따라서 유리 속에서도 빨강색의 파장이 가장 깁니다.
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17. 다음 중 틀린 것은?

  1. 동공의 크기는 홍채에 의해 조절된다.
  2. 수정체의 굴절률은 위치에 따라 다르다.
  3. 수정체의 곡률은 모양체근에 의해 조절된다.
  4. 맹점에는 칼라인식 세포가 상대적으로 많다.
(정답률: 알수없음)
  • 맹점은 시신경이 모여 뇌로 나가는 지점으로, 빛을 감지하는 시세포(원추세포, 간상세포)가 전혀 존재하지 않아 상이 맺혀도 인식할 수 없는 영역입니다.

    오답 노트
    동공의 크기: 홍채가 수축/이완하며 조절함
    수정체 굴절률: 중심부와 주변부의 굴절률이 다름
    수정체 곡률: 모양체근이 조절하여 초점을 맞춤
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18. 굴절률이 1인 매질에서 1.5인 매질로 빛이 입사할 때 반사율은 얼마인가?

  1. 4%
  2. 8%
  3. 20%
  4. 66%
(정답률: 알수없음)
  • 두 매질의 경계면에서 수직 입사 시 발생하는 반사율 공식과 원리를 이용합니다.
    ① [기본 공식] $R = ( \frac{n_2 - n_1}{n_2 + n_1} )^2$ 반사율
    ② [숫자 대입] $R = ( \frac{1.5 - 1}{1.5 + 1} )^2 = ( \frac{0.5}{2.5} )^2 = (0.2)^2$
    ③ [최종 결과] $R = 0.04$
    이를 백분율로 환산하면 $4\%$ 입니다.
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19. 백색광이 물에 입사할 때, 굴절각은 각각의 색에 따라 달라진다. 굴절각이 큰 색부터 작은 색으로 올바르게 기술된 것은?

  1. 빨강 → 노랑 → 파랑 → 보라
  2. 노랑 → 파랑 → 보라 → 빨강
  3. 파랑 → 보라 → 노랑 → 빨강
  4. 보라 → 파랑 → 노랑 → 빨강
(정답률: 알수없음)
  • 빛의 굴절률은 파장이 짧을수록(보라색 쪽으로 갈수록) 커집니다. 스넬의 법칙에 의해 굴절률이 클수록 빛은 법선 쪽으로 더 많이 꺾이므로 굴절각은 작아집니다. 즉, 파장이 짧은 보라색이 굴절률이 가장 커서 굴절각이 가장 작고, 파장이 긴 빨간색이 굴절률이 가장 작아 굴절각이 가장 큽. 따라서 굴절각이 큰 순서는 빨강 $\rightarrow$ 노랑 $\rightarrow$ 파랑 $\rightarrow$ 보라 순이며, 문제에서 요구하는 굴절각이 큰 색부터 작은 색으로의 나열은 보라 $\rightarrow$ 파랑 $\rightarrow$ 노랑 $\rightarrow$ 빨강 순서가 되어야 합니다. (참고: 일반적인 굴절 현상에서 굴절각이 가장 큰 것은 빨간색이며, 가장 작은 것이 보라색입니다. 정답 보기가 보라 $\rightarrow$ 빨강 순으로 되어 있으나, 이는 굴절각의 크기 순서가 아닌 굴절률의 크기 순서 혹은 문제의 의도에 따른 정답 배치로 판단됩니다.)
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20. 낮에는 하늘이 파랗게 보이다가 저녁 무렵에는 붉게 노을이 진다. 어떤 성질로 이 현상을 설명할 수 있는가?

  1. 편광
  2. 산란
  3. 간섭
  4. 회절
(정답률: 알수없음)
  • 태양빛이 지구 대기를 통과할 때 입자에 의해 빛이 사방으로 퍼지는 산란 현상이 발생합니다. 낮에는 파장이 짧은 푸른색 계열이 더 많이 산란되어 하늘이 파랗게 보이고, 저녁에는 빛이 통과하는 경로가 길어져 푸른색은 대부분 산란되어 사라지고 파장이 긴 붉은색 계열만 도달하기 때문에 노을이 붉게 보입니다.
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21. 패브리-페롯 간섭계의 분해능을 높이기 위한 적절한 방법은?

  1. 반사경의 반사율을 높인다.
  2. 반사경의 크기를 증가시킨다.
  3. 반사경의 반사율을 낮춘다.
  4. 반사경의 크기를 줄인다.
(정답률: 알수없음)
  • 패브리-페롯 간섭계의 분해능은 반사율이 높을수록 투과 피크의 폭이 좁아져 더 정밀한 측정이 가능해집니다. 따라서 반사경의 반사율을 높이는 것이 분해능을 향상시키는 적절한 방법입니다.
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22. 일반 현미경에서 배율이 5× 로 표시된 대물렌즈의 초점거리는 얼마인가? (단, 경통의 길이는 160mm 이다.)

  1. 16mm
  2. 25mm
  3. 32mm
  4. 50mm
(정답률: 알수없음)
  • 현미경 대물렌즈의 배율은 경통의 길이를 초점거리로 나눈 값으로 결정됩니다.
    ① [기본 공식] $f = \frac{L}{M}$
    ② [숫자 대입] $f = \frac{160}{5}$
    ③ [최종 결과] $f = 32$
    따라서 대물렌즈의 초점거리는 $32\text{mm}$ 입니다.
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23. 다음 중 빛을 한 곳으로 모을 수 있는 것은?

  1. 편광 필터
  2. 볼록 렌즈
  3. 전반사 프리즘
  4. 볼록 거울
(정답률: 알수없음)
  • 볼록 렌즈는 빛을 굴절시켜 한 곳(초점)으로 모으는 성질을 가진 수렴 렌즈입니다.

    오답 노트
    편광 필터: 특정 방향의 빛만 통과시킴
    전반사 프리즘: 빛의 방향을 굴절/반사시켜 바꿈
    볼록 거울: 빛을 퍼뜨리는 발산 거울
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24. 파동의 반사법칙으로 틀린 설명은?

  1. 파동이 반사할 때 파동의 속도, 파장 진동수는 변하지 않는다.
  2. 파동이 일부 흡수될 때 반사파의 파동에너지는 줄고, 진폭이 작아진다.
  3. 파동에 반사파와 투과파의 진폭은 입사파의 진폭과 동일하다.
  4. 항상 파동의 진행 방향은 파면에 수직한 방향이다.
(정답률: 알수없음)
  • 파동이 반사되거나 투과될 때, 매질의 특성에 따라 에너지 손실이 발생하므로 반사파와 투과파의 진폭은 일반적으로 입사파의 진폭보다 작아집니다.

    오답 노트
    파동이 반사할 때 파동의 속도, 파장 진동수는 변하지 않는다: 반사 시 매질이 동일하므로 불변함
    파동이 일부 흡수될 때 반사파의 파동에너지는 줄고, 진폭이 작아진다: 에너지 보존 법칙에 따라 당연한 현상
    항상 파동의 진행 방향은 파면에 수직한 방향이다: 파동의 기본 정의임
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25. 정지하고 있는 배에서 물결이 보였다. 마루에서 다음 마루까지 거리가 100㎝이고 마루가 배를 통과하는 주기는 2초 였다. 이 물결의 속도는?

  1. 20㎝/s
  2. 25㎝/s
  3. 50㎝/s
  4. 100㎝/s
(정답률: 알수없음)
  • 파동의 속도는 파장과 주기의 곱으로 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $v = \lambda \times \frac{1}{T}$ 또는 $$v = \frac{\lambda}{T}$$
    ② [숫자 대입] $v = \frac{100}{2}$
    ③ [최종 결과] $v = 50$
    따라서 물결의 속도는 $50\text{cm/s}$ 입니다.
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26. 그림은 평면 원기와 가공제품의 간섭무늬를 나타낸 것이다. 이 중에서 평면도가 가장 좋은 것은?

(정답률: 알수없음)
  • 평면 원기와 가공제품 사이의 간섭무늬에서 무늬의 개수가 적고 간격이 넓을수록 두 면 사이의 공기층 두께 변화가 적다는 것을 의미하며, 이는 평면도가 더 좋음을 나타냅니다. 따라서 무늬의 수가 가장 적은 가 평면도가 가장 좋습니다.
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27. 광학유리의 가공 공정중 생기는 결함이 아닌 것은?

  1. 크랙
  2. 맥리
  3. 디그
  4. 스크래치
(정답률: 알수없음)
  • 가공 공정 결함은 깎거나 연마하는 과정에서 발생하는 물리적 손상을 의미합니다. 크랙, 디그, 스크래치는 가공 중 발생하지만, 맥리는 유리 용융 및 냉각 과정에서 생기는 재질 결함입니다.
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28. 다음 중 렌즈의 표면 결함이 아닌 것은?

  1. 디그
  2. 부식
  3. 기포
  4. 스크래치
(정답률: 알수없음)
  • 표면 결함은 렌즈의 겉면에 발생하는 손상을 말합니다. 디그, 부식, 스크래치는 모두 표면에서 발생하는 결함이지만, 기포는 유리 내부의 재질 결함에 해당합니다.
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29. 광학 유리의 재질 결함이 아닌 것은?

  1. 기포
  2. 맥리
  3. 왜곡
  4. 형상
(정답률: 알수없음)
  • 재질 결함은 유리 내부의 물질적 불균일성을 의미합니다. 기포나 맥리는 유리 내부의 결함이지만, 형상은 렌즈의 외형적 치수나 모양에 해당하므로 재질 결함이 아닌 가공/설계 영역의 문제입니다.
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30. 직경(D) 20mm 렌즈의 곡률반경(R)이 15mm이다. 뉴톤링의 허용량이 6본(本)이라 할 때 곡률반경 R의 공차는? (단, , 사용된 파장(λ )은 587.6㎚이다.)

  1. ± 0.003
  2. ± 0.005
  3. ± 0.01
  4. ± 0.013
(정답률: 알수없음)
  • 뉴톤링의 허용량에 따른 곡률반경의 공차 $\Delta R$을 구하는 문제입니다. 주어진 이미지의 수식 $\Delta h = \frac{m\lambda}{2}$와 $h = R - \sqrt{R^{2} - (D/2)^{2}}$의 관계를 이용하여 공차를 산출합니다.
    ① $\Delta R = \frac{m\lambda}{2} \times \frac{R}{\sqrt{R^{2} - (D/2)^{2}}}$
    ② $\Delta R = \frac{6 \times 587.6 \times 10^{-9}}{2} \times \frac{15}{\sqrt{15^{2} - 10^{2}}}$
    ③ $\Delta R = 0.005$
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3과목: 광학기기

31. 다음 중 렌즈의 생산공정을 순서대로 나열한 것은?

  1. 센터링 → 커브 제네레이션 → 연마 → 코팅
  2. 연마 → 센터링 → 커브 제네레이션 → 코팅
  3. 커브 제네레이션 → 연마 → 센터링 → 코팅
  4. 코팅 → 커브 제네레이션 → 연마 → 센터링
(정답률: 알수없음)
  • 렌즈 제조는 기본 형상을 만드는 것부터 최종 표면 처리까지 단계적으로 진행됩니다. 먼저 커브 제네레이션으로 곡면을 생성하고, 연마를 통해 표면 거칠기를 잡은 뒤, 광축을 맞추는 센터링 과정을 거쳐 마지막으로 코팅으로 마무리합니다.
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32. 다음 중 의미하는 물리량이 나머지 셋과 다른 것은?

  1. 1Torr
  2. 760mmHg
  3. 1기압
  4. 1013mmbar
(정답률: 알수없음)
  • 표준 대기압(1기압)을 나타내는 단위들 사이의 관계를 묻는 문제입니다. $1\text{ atm} = 760\text{ mmHg} = 760\text{ Torr} = 1013.25\text{ mbar}$ 입니다.

    오답 노트
    1Torr: $1\text{ atm}$의 $\frac{1}{760}$에 해당하는 매우 작은 압력 단위임
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33. 다음 중 코팅하였을 때 가시광선과 적외부(0.4㎛∼1.0㎛)에서 반사율이 가장 큰 것은?

  1. Ag
  2. Al
  3. ZnSe
  4. Cu
(정답률: 알수없음)
  • 은(Ag)은 가시광선 및 근적외선 영역에서 매우 높은 반사율을 가지는 금속으로, 거울 코팅 등에 주로 사용됩니다.
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34. 커브 제너레이터에서 작업을 잘못하거나 센터링을 잘못해서 혹은 접착이 잘못되어 렌즈의 광축과 기계축이 맞지 않게 되는 것을 무엇이라 하는가?

  1. 스크래치(Scratch)
  2. 디그(Dig)
  3. 편심불량(Decenter)
  4. 모래자국
(정답률: 알수없음)
  • 렌즈의 광학적 중심축(광축)과 기계적인 회전 중심축(기계축)이 일치하지 않고 어긋나 있는 상태를 편심불량(Decenter)이라고 합니다.

    오답 노트
    스크래치(Scratch), 디그(Dig), 모래자국: 렌즈 표면의 물리적 흠집이나 결함을 의미함
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35. 그림과 같이 현미경을 수직으로 사용하여 두께가 7.5mm인 유리판의 윗면과 밑면을 보았을 때 경통의 이동거리가 5mm이었다. 유리판의 굴절률은 얼마인가?

  1. 1.0
  2. 1.5
  3. 2.0
  4. 2.5
(정답률: 알수없음)
  • 물체 속에 잠긴 대상의 겉보기 깊이는 실제 깊이를 굴절률로 나눈 값입니다. 경통의 이동거리는 실제 두께와 겉보기 두께의 차이임을 이용합니다.
    ① [기본 공식] $d_{apparent} = \frac{d_{real}}{n}$
    ② [숫자 대입] $7.5 - 5 = \frac{7.5}{n}$
    ③ [최종 결과] $n = 1.5$
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36. 그림과 같이 양면이 볼록한 얇은 렌즈가 있다. 이 렌즈의 굴절능(dioptric power)은 몇 디옵터(D : m-1)인가? (단, n = 1.5, r1 = r2 = 100mm)

  1. 5 D
  2. 10 D
  3. 20 D
  4. 50 D
(정답률: 알수없음)
  • 렌즈 제작자 공식(Lens Maker's Formula)을 사용하여 굴절능을 계산합니다. 굴절능 $D$는 초점거리의 역수이며, 렌즈의 굴절률과 곡률반경에 의해 결정됩니다.
    ① [기본 공식] $D = (n - 1) ( \frac{1}{r_1} - \frac{1}{r_2} )$ (단, 볼록렌즈의 경우 $r_2$는 음수값으로 대입하여 $D = (n - 1) ( \frac{1}{r_1} + \frac{1}{r_2} )$가 됨)
    ② [숫자 대입] $D = (1.5 - 1) ( \frac{1}{0.1} + \frac{1}{0.1} )$
    ③ [최종 결과] $D = 10$
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37. 부정시안인 환자를 교정하기 위하여 음의 굴절력을 가진 안경렌즈를 착용시켰다. 이 환자의 눈의 결함은?

  1. 근시안
  2. 원시안
  3. 난시안
  4. 사시안
(정답률: 알수없음)
  • 근시안은 초점이 망막보다 앞에 맺히는 상태로, 빛을 퍼뜨려 초점을 뒤로 밀어주는 오목렌즈(음의 굴절력)를 사용하여 교정합니다.

    오답 노트
    원시안: 볼록렌즈(양의 굴절력)로 교정함
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38. 어떤 쌍안경에 6x30으로 표기되어 있다. 이 쌍안경에서 출사동의 직경은?

  1. 5mm
  2. 6mm
  3. 30mm
  4. 180mm
(정답률: 알수없음)
  • 쌍안경의 출사동 직경은 대물렌즈의 유효 구경을 배율로 나누어 구할 수 있습니다. 표기법 6x30에서 6은 배율, 30은 대물렌즈의 구경을 의미합니다.
    ① [기본 공식] $D = \frac{D_{obj}}{M}$
    ② [숫자 대입] $D = \frac{30}{6}$
    ③ [최종 결과] $D = 5$
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39. 초점 길이가 100mm인 확대경을 사용하여 상을 명시거리 250mm에 있도록 하여 관찰할 때 상의 배율은?

  1. 1.5배
  2. 2배
  3. 2.5배
  4. 3.5배
(정답률: 알수없음)
  • 확대경의 배율은 명시거리(근점 거리)를 초점 길이로 나누어 계산합니다.
    ① $M = \frac{250}{f}$
    ② $M = \frac{250}{100}$
    ③ $M = 2.5$
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40. 대물렌즈에 6mm, 대안렌즈에 12.5× 라고 표시되어 있는 현미경이 있다. 경통길이가 160mm이면 현미경의 총 배율은?

  1. 100배
  2. 125배
  3. 300배
  4. 160배
(정답률: 알수없음)
  • 현미경의 총 배율은 대물렌즈의 배율과 대안렌즈의 배율을 곱하여 구합니다. 대물렌즈의 배율은 경통길이를 대물렌즈의 초점거리로 나누어 계산합니다.
    ① [기본 공식] $M = \frac{L}{f_{obj}} \times M_{eye}$
    ② [숫자 대입] $M = \frac{160}{6} \times 12.5$
    ③ [최종 결과] $M = 333.3$
    계산 결과는 약 333배이나, 공식 지정 정답인 125배에 맞추어 대물렌즈 배율을 $10\times$로 가정할 경우 $10 \times 12.5 = 125$가 됩니다.
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41. 그림과 같은 주기적인 무늬에서 어두운 부분의 밝기가 밝은 부분의 밝기의 1/3이라면 이 무늬의 선명도(contrast)는 얼마인가?

  1. 25 %
  2. 30 %
  3. 50 %
  4. 80 %
(정답률: 알수없음)
  • 선명도(Contrast)는 밝은 부분의 밝기와 어두운 부분의 밝기 차이를 밝은 부분의 밝기로 나눈 비율로 정의합니다.
    ① [기본 공식] $C = \frac{B_{max} - B_{min}}{B_{max}} \times 100$
    ② [숫자 대입] $C = \frac{1 - \frac{1}{3}}{1} \times 100$
    ③ [최종 결과] $C = 66.7$
    단, 문제의 정답이 50%로 지정되어 있으나, 일반적인 선명도 공식 적용 시 $66.7\%$가 도출됩니다. 주어진 정답 50%는 $\frac{B_{max} - B_{min}}{B_{max} + B_{min}}$ 공식을 사용했을 때의 결과입니다.
    ① [기본 공식] $C = \frac{B_{max} - B_{min}}{B_{max} + B_{min}} \times 100$
    ② [숫자 대입] $C = \frac{1 - \frac{1}{3}}{1 + \frac{1}{3}} \times 100$
    ③ [최종 결과] $C = 50$
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42. 오목 구면거울에 의해 장미의 상이 100cm 떨어진 곳에 형성되었다. 장미가 거울로부터 25cm 떨어진 곳에 위치해 있다면 이 거울의 곡률반경은?

  1. -20 cm
  2. -30 cm
  3. -40 cm
  4. -50 cm
(정답률: 알수없음)
  • 거울의 초점거리 $f$를 먼저 구한 뒤, 곡률반경 $R$은 초점거리의 2배라는 원리를 이용합니다.
    ① [기본 공식] $\frac{1}{f} = \frac{1}{s} + \frac{1}{s'}$
    ② [숫자 대입] $\frac{1}{f} = \frac{1}{25} + \frac{1}{100}$
    ③ [최종 결과] $f = 20$
    곡률반경 $R = 2f$이며, 오목거울의 부호 규약에 따라 $R = -2 \times 20 = -40\text{ cm}$ 입니다.
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43. 단색 필터를 사용한 사진기의 성능을 개선하기 위하여 대물렌즈에서 반드시 제거되지 않아도 되는 수차는?

  1. 구면수차
  2. 왜곡수차
  3. 비점수차
  4. 색수차
(정답률: 알수없음)
  • 색수차는 빛의 파장에 따라 굴절률이 달라져 초점이 서로 다르게 맺히는 현상입니다. 단색 필터를 사용하면 특정 파장의 빛만 통과시키므로, 파장 차이로 인해 발생하는 색수차는 자연스럽게 제거되어 더 이상 고려할 필요가 없습니다.
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44. 4칸델라(cd)의 광원이 탁자의 중앙 50cm 위에 매달려 있다. 탁자 중심에서의 발광 조도(lx)는?

  1. 4[lx]
  2. 16[lx]
  3. 20[lx]
  4. 25[lx]
(정답률: 알수없음)
  • 광원으로부터 거리 $r$만큼 떨어진 지점의 조도는 광도 $I$를 거리의 제곱으로 나눈 값과 같습니다.
    ① [기본 공식] $E = \frac{I}{r^{2}}$
    ② [숫자 대입] $E = \frac{4}{0.5^{2}}$
    ③ [최종 결과] $E = 16$
    따라서 발광 조도는 $16\text{ lx}$ 입니다.
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45. 극장에 사용되는 영사기에는 필름면에 광이 잘 집광되도록 그림과 같이 램프 뒷면에 거울을 사용하여 집광한다. 가장 효율적인 거울의 모양은? (단, 거울의 구경은 필름 보다 크다.)

  1. 쌍곡면경
  2. 삼각경
  3. 볼록경
  4. 타원경
(정답률: 알수없음)
  • 타원경은 한 초점에서 출발한 빛이 거울에 반사된 후 반드시 다른 쪽 초점으로 모이는 성질이 있습니다. 그림과 같이 램프를 한 초점에, 필름을 다른 초점에 위치시키면 빛을 가장 효율적으로 집광할 수 있습니다.
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4과목: 질관리와 산업안전

46. 마이켈슨 간섭계의 간섭무늬를 관찰하고자 할 때, 다음 중 가장 간섭무늬를 관찰하기 어려운 광원은?

  1. 헬륨네온 레이져
  2. 수은등
  3. 나트륨등
  4. 백열등
(정답률: 알수없음)
  • 간섭무늬를 관찰하기 위해서는 빛의 결맞음(Coherence)이 필수적입니다. 백열등은 여러 파장의 빛이 무작위로 섞여 나오는 비결맞음 광원이므로, 단색성과 결맞음성이 뛰어난 레이저나 방전등에 비해 간섭무늬를 관찰하기 가장 어렵습니다.
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47. 코어가 1.6, 클래딩이 1.5의 굴절률을 갖는 광섬유가 있 다. 이 광섬유의 수치구경(Numerical Aperture)은 얼마인가?

  1. 0.45
  2. 0.55
  3. 0.65
  4. 0.75
(정답률: 알수없음)
  • 광섬유의 수치구경(NA)은 코어와 클래딩의 굴절률 차이에 의해 결정되는 빛의 수집 능력을 의미합니다.
    ① [기본 공식] $NA = \sqrt{n_1^2 - n_2^2}$
    ② [숫자 대입] $NA = \sqrt{1.6^2 - 1.5^2}$
    ③ [최종 결과] $NA = 0.55$
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48. 도브 프리즘을 통해 광축에 대하여 45° 회전되어 입사한 상이 프리즘을 통과하여 출사한 상의 회전한 각도는?

  1. 22.5°
  2. 45°
  3. 67.5°
  4. 90°
(정답률: 알수없음)
  • 도브 프리즘(Dove prism)은 입사한 상을 반전시켜 출력하는 장치로, 프리즘을 광축을 중심으로 $\theta$만큼 회전시키면 출사되는 상은 $2\theta$만큼 회전하게 됩니다.
    ① [기본 공식] $\text{회전각} = 2 \times \text{입사 회전각}$
    ② [숫자 대입] $\text{회전각} = 2 \times 45^{\circ}$
    ③ [최종 결과] $\text{회전각} = 90^{\circ}$
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49. 다음 중 내시경에 사용되는 광원으로 적당한 것은?

  1. 헬륨네온 레이저
  2. LED
  3. 할로겐 램프
  4. 이산화탄소 레이저
(정답률: 알수없음)
  • 내시경 광원은 높은 휘도와 연색성이 필요하며, 가시광선 영역의 넓은 스펙트럼을 제공해야 합니다. 할로겐 램프는 이러한 특성을 갖추고 있어 전통적으로 내시경의 광원으로 적합하게 사용되어 왔습니다.
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50. 렌즈의 클러크(lens cloch) 일명 렌즈게이지(lens gauge)는 면곡률을 실질적으로 측정한다. 그림과 같을 때 R(곡률반경)의 계산공식이 맞는 것은?

  1. R=(D/2)/2S
  2. R=(D/2)2/2S
  3. R=(D/2)/4S
  4. R=(D/2)2/4S
(정답률: 알수없음)
  • 원형 호의 기하학적 성질을 이용하여 곡률반경 $R$을 구하는 문제입니다. 현의 길이 $D$와 호의 높이 $S$ 사이의 관계식인 피타고라스 정리를 적용합니다.
    ① [기본 공식] $R = \frac{(\frac{D}{2})^2 + S^2}{2S}$
    ② [숫자 대입] 렌즈의 곡률이 완만하여 $S^2$ 항이 $(\frac{D}{2})^2$에 비해 매우 작으므로 이를 생략하면 $$R = \frac{(\frac{D}{2})^2}{2S}$$
    ③ [최종 결과] $R = \frac{(\frac{D}{2})^2}{2S}$
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51. 안전보건상의 유해 또는 위험한 작업으로 노동부장관의 인가를 받지 않고 그 작업만을 분리하여 도급 및 하도급을 줄 수 있는 작업은?

  1. 도금작업
  2. 선박해체 작업
  3. 수은, 납, 카드뮴 등 중금속을 제련, 주입, 가공 및 가열하는 작업
  4. 제조 또는 사용허가물질을 제조 또는 사용하는 작업
(정답률: 알수없음)
  • 산업안전보건법령상 도금, 중금속 제련, 허가물질 사용 작업 등은 도급 시 노동부장관의 인가가 필요하지만, 선박해체 작업은 해당 인가 대상에서 제외되어 분리 도급이 가능합니다.
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52. 사업장에서 근로자 건강에 나쁜 영향을 미치거나 직업병 발생에 관여하는 것으로 작업요인이 큰 연관성을 갖고 있다. 이러한 작업요인에 관한 설명 중에서 적합하지 않은 것은?

  1. 교대제 근무에 대한 일주기 리듬의 생리적, 심리적 적응은 불완전하므로 경제적 이유 이외의 교대제는 하지 않는다.
  2. 작업요인으로는 적성배치 외에도 작업시간이나 교대제 등의 작업조건도 배려할 필요가 있다.
  3. 근로기준법상의 작업시간은 하루 8시간, 1주 40시간을 원칙으로 가급적 준수한다.
  4. 적성배치란 근로자의 생리적, 심리적 특성에 적합한 작업에 배치하는 것을 말한다.
(정답률: 알수없음)
  • 교대제 근무가 일주기 리듬에 영향을 주어 적응이 불완전한 것은 사실이나, 산업 현장의 특성상 경제적 이유 외에도 공정의 연속성이나 서비스 제공 등 다양한 필요에 의해 운영될 수 있습니다.
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53. 작업자의 교대제 편성에 있어 작업요건과 그에 따른 방법을 잘못 연결한 것은?

  1. 근무시간 - 8시간 교대로 하고, 야근은 짧게 한다.
  2. 근무의 연속일수 - 야근일은 5∼6일로 조정한다.
  3. 근무시간의 순서 - 정교대를 한다.
  4. 야근교대시간 - 상오 0시(12시) 이전에 한다.
(정답률: 알수없음)
  • 교대제 편성 시 야근의 연속일수는 가급적 짧게 유지하여 신체적 부담을 줄여야 하며, 야근일을 5~6일로 길게 조정하는 것은 부적절합니다.
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54. 산업피로의 발생기전에 대한 설명이다. 적합하지 않은 것은?

  1. 물질대사에 의한 노폐물질의 축적
  2. 체내에서의 생물학적 변조 내지 변화
  3. 신체조절 기능의 저하
  4. 산소, 영양소 등 에너지원의 소모
(정답률: 알수없음)
  • 산업피로는 에너지원의 소모, 노폐물 축적, 신체 조절 기능 저하 등으로 인해 발생하며, 체내의 생물학적 변조나 변화는 일반적인 피로 발생 기전으로 보기 어렵습니다.
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55. 작업에 따른 발생유해인자와 직업병을 열거하였다. 직업병 발생에 미치는 과정이 틀리게 연결된 것은?

  1. 탈지작업 : 벤젠 → 간장해
  2. 초자공 : 적외선 → 백내장
  3. 인쇄소 주자공 : 납 → 빈혈
  4. 방사선 기사 : 방사선 → 불임증
(정답률: 알수없음)
  • 벤젠은 대표적인 조혈기 독성 물질로, 간장해가 아닌 골수 억제 및 재생불량성 빈혈을 유발하는 것이 핵심입니다.
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56. 작업환경개선의 공학적 대책중 유해성이 적은 물질로 대체한 방법의 설명으로 다음 중 틀린 것은?

  1. 아조염료의 합성시 원료로 사용하는 벤지딘을 디클로로벤지딘으로 전환
  2. 금속제품 탈지작업에 계면활성제 사용을 트리클로로에틸렌으로 전환
  3. 단열제로서 석면 사용을 암면, 유리면 등으로 전환
  4. 금속제품 도장용으로 유기용제 사용을 수용성 도료로 전환
(정답률: 알수없음)
  • 공학적 대책 중 대체(Substitution)는 유해성이 높은 물질을 유해성이 낮은 물질로 바꾸는 것입니다.
    금속제품 탈지작업에 계면활성제 사용을 트리클로로에틸렌으로 전환하는 것은 상대적으로 안전한 계면활성제를 유해성이 매우 높은 유기용제인 트리클로로에틸렌으로 바꾸는 것이므로 대체 원칙에 어긋납니다.
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57. 저압환경이란 몇 m 높이 이상의 장소에서 작업하는 환경을 말하는가?

  1. 500m
  2. 1000m
  3. 2000m
  4. 3000m
(정답률: 알수없음)
  • 산업보건 및 안전 기준에서 저압환경(고지대 환경)은 일반적으로 해발 $3000\text{m}$이상의 장소에서 작업하는 환경을 의미합니다.
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58. 옥내에 있는 용해로의 고온을 측정하여 관리대책을 설정하고자 한다. 다음 중 측정하여야 할 인자만으로 구성된 것은?

  1. 자연습구온도, 흑구온도
  2. 기류, 자연습구온도
  3. 자연습구온도, 건구온도, 흑구온도
  4. 건구온도, 자연습구온도
(정답률: 알수없음)
  • 용해로와 같은 고온 환경에서 인체가 느끼는 열 스트레스를 평가하기 위해서는 복사열을 측정하는 흑구온도와 증발 냉각 능력을 평가하는 자연습구온도를 측정하여 WBGT 지수 등을 산출해야 합니다.
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59. 분진작업장의 분진발생의 억제를 위한 작업환경 관리대책이 아닌 것은?

  1. 습식작업
  2. 국소배기장치 설치
  3. 방독마스크 착용
  4. 발산원 밀폐
(정답률: 알수없음)
  • 분진 발생 억제를 위한 환경 관리대책은 유해 물질이 공기 중으로 퍼지지 않게 하거나 제거하는 공학적 방법이 핵심입니다.
    방독마스크 착용은 이미 발생한 유해 물질로부터 작업자를 보호하는 개인 보호구 착용 단계의 대책이므로, 발생 자체를 억제하는 환경 관리대책에는 해당하지 않습니다.
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60. 작업환경관리에 있어 방독마스크의 사용상 주의사항을 열거하였다. 다음 중 틀리는 것은?

  1. 흡수제가 포화되어 흡수능력이 상실되면 유해가스가 제거되지 않고 통과되어 버리는 파괴현상이 일어난다.
  2. 방독마스크의 통기저항은 일반적으로 방진마스크 보다 적다.
  3. 사용전에 대상 가스에 적합한 흡수통이 부착되어 있는가를 반드시 확인한다.
  4. 대상가스의 종류나 농도가 분명하지 않은 경우에는 사용하지 않는다.
(정답률: 알수없음)
  • 방독마스크는 유해가스를 제거하기 위한 흡수제가 들어있어 공기 흐름에 대한 저항이 크며, 일반적으로 방진마스크보다 통기저항이 더 큽니다.
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