현미경의 정의
현미경은 눈으로 직접 관찰하기 어려운 아주 작은 물체를 볼 수 있도록 도와주는 광학 기기 입니다.
현미경에는 광학 현미경과 전자 현미경 두 종류가 있습니다. 이 수업에서는 광학 현미경과 그 작동 원리, 그리고 빛의 굴절, 상의 형성, 렌즈를 이용한 물체의 상 확대 등 기하 광학에 대해 알아봅니다.
현미경의 작동 원리
간단한 광학 현미경은 두 개의 볼록 렌즈로 구성됩니다. 관찰 대상에 더 가까운 볼록 렌즈를 대물 렌즈라고 하고, 관찰자의 눈에 더 가까운 볼록 렌즈를 접안 렌즈라고 합니다.
물체가 매우 작기 때문에, 근점에서 관찰하더라도(25cm 거리), 눈과 물체 사이의 각도는 매우 작습니다. 따라서 대물렌즈는 물체의 상을 확대하고 눈과 물체의 상 사이의 각도를 확대하는 역할을 합니다. 대물렌즈에 의해 생성된 상은 접안렌즈를 통해 볼 수 있으려면 실상이어야 합니다. 볼록렌즈에 의해 생성된 상이 실상이 되려면 물체 거리(do)가 초점 거리보다 커야 합니다. 마찬가지로, 상이 물체보다 크게 보이려면 물체 거리가 대물렌즈의 초점 근처에 있어야 합니다.
대물렌즈에 의해 생성된 이미지는 실상이므로 접안렌즈에 의해 형성된 이미지는 마치 물체처럼 보일 수 있습니다. 접안렌즈의 기능은 대물렌즈에 의해 생성된 실상을 확대하는 것입니다. 접안렌즈는 볼록렌즈입니다. 볼록렌즈에 대한 설명에서 알 수 있듯이, 접안렌즈에 의해 생성된 이미지가 크고 똑바로 서도록 하려면 허상이어야 합니다.
현미경의 전체 배율
현미경으로 관찰한 물체의 상 크기는 최소 조절 상태에서 볼 때 더 클까요, 아니면 최대 조절 상태에서 볼 때 더 클까요? 대물렌즈와 접안렌즈로는 초점 거리가 긴 볼록렌즈를 사용해야 할까요, 아니면 초점 거리가 짧은 볼록렌즈를 사용해야 할까요? 이러한 질문들은 현미경의 작동 원리를 이해하면 답을 찾을 수 있습니다.
