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과학

구면거울

구면거울과학
영어
Spherical mirror
종류
오목거울과 볼록거울
근축 관계
f=R/2, 부호 규약 포함
거울 방정식
1/f=1/d_o+1/d_i
구면거울은 구면의 일부를 반사면으로 사용하는 거울이다. 안쪽이 반사면인 오목거울과 바깥쪽이 반사면인 볼록거울로 나뉘며, 광축에 가까운 광선에서는 초점거리와 곡률반지름 사이에 f=R/2의 관계를 쓴다.

수렴과 발산

오목거울은 광축에 평행한 근축 광선을 거울 앞의 초점으로 모은다. 볼록거울은 반사광을 퍼뜨려 뒤쪽의 가상 초점에서 나온 것처럼 보이게 한다. 초점이 있다는 말이 모든 광선이 실제로 그 점을 지난다는 뜻은 아니다.

실상과 허상

실물체를 오목거울의 초점 밖에 두면 반사광이 실제로 모여 실상을 만들 수 있다. 초점 안에서는 확대된 정립 허상을 만든다. 볼록거울은 실물체에 대해 축소된 정립 허상을 만들어 넓은 시야를 확보하는 데 쓰인다.

거리와 배율

실물체거리를 양수로 하고 실상거리를 양수로 두는 규약에서는 오목거울 f>0, 볼록거울 f<0이다. 예를 들어 오목거울 f=15 cm, d_o=45 cm이면 d_i=22.5 cm이고 배율 −d_i/d_o=−0.5다.

구면수차

광축에서 멀리 떨어진 광선은 구면에서 반사된 뒤 근축 광선과 같은 점에 모이지 않을 수 있다. 따라서 f=R/2와 거울 방정식은 근축 근사에서 읽어야 한다. 평행광을 한 점에 정확히 모으는 포물면거울과 구면거울을 같은 것으로 보아서는 안 된다.

관련 문서

반사 / 초점거리 / 얇은 렌즈 방정식 / 빛 / 망원경 / 포물선 / 구 / 렌즈