빛은 공간으로 전파되는 전기와 자기의 파동인 전자기파이다. 우리는 보통 이 빛이 물질과 상호작용하여 나타나는 여러 가지 현상 중 우리의 관점에서 필요한 빛의 성질을 기본 개념 위주로 기술한다. 빛의 전파현상을 광선과 파면의 이동으로 해석하는 기하광학은 광학계에 의한 결상과 눈에 의한 시각을 설명하므로 빛의 응용에 이용되고 있는 기초광학이다. 이 기하광학은 그 중요성이 인식되어 안경광학의 기존이론을 비롯한 광섬유, 비선형과학, 광통신, 레이저, 광소자, 광컴퓨터, 전자공학, 기계공학, 안과학 등 여러 분야에서 광범위하게 활용되고 있다.
안경광학의 실용에는 기하광학이 기초가 되는데 이것은 렌즈의 결상에 기하광학적인 방법이 가장 유효하기 때문이다. 따라서 안경광학에서 렌즈의 결상위치, 배율, 프리즘의 역할, 광학계의 설계 등에 기하광학적인 방법이 실제 응용되고 있다.
본 교재는 빛이 물질과 상호작용, 즉 광선과 파면, 렌즈의 결상 관계 등 선형 기하광학적인 그림들을 보다 정확하게 작도하였다. 그리고 복잡한 수식과 기호들을 간략하게 서술하였고 대부분의 광학적인 개념들을 간단명료하게 설명하였으며 눈과 연관된 내용들은 기초광학을 바탕으로 기술하였다. 또 기초광학을 다루는 학습자들의 수준에 맞는 기초수학을 가능한 늘이고 그 기본개념 파악에 주력하였으며, 수식 전개와 유도과정보다는 이해와 분석 그리고 응용할 수 있는 방향으로 내용을 설명하였다. 따라서 복잡한 수식은 우수한 두뇌를 가늠하는 척도가 아니며 단순한 수식 암기가 학습방법에 주가 되어서는 안 되겠다는 생각으로, 이번 개정판에서는 초판의 제9장인 광선추적은 부록에서 다루었다. 본 교재에서 아직도 부족하고 복잡한 부분을 접하는 학습자들의 아낌없는 조언과 지적을 바란다.
특히, 우리나라의 대학교육과정에서 안경광학과가 출범한 지도 30년이 지났다. 그럼에도 불구하고 빛의 기본적인 성질과 파동현상을 안경광학이란 학문과 연계하여 기술한 기하광학 교재가 많지 않다. 그에 고심하던 저자들이 마음을 모아 개정판을 출간하게 되었다.
본 교재를 개정하여 출간하기까지 집필내용에 도움을 주신 동학 제현에게 감사드리고 아울러 출판 과정에서 적극적으로 협조해 주신 수문사 회장님과 편집 담당자 여러분께 깊은 사의를 표한다.
2012년 8월 형제봉 아래에서 대표저자 이원진
l 차 례
제1장 빛의 전파
1.빛의 성질 / 2.광선 모형과 파면 / 3.기하광학 / 4.가우스 광학-선형 기하광학 / 5.광학적 거리와 축소거리 / 6.버전스 / 7.기호 및 대수적 부호에 관한 규약 / 8.페르마 원리와 광로 / 9.빛의 직진(rectilinear propagation) / 10.빛의 반사(reflection) / 11.빛의 굴절(refraction) / 12.전반사(total reflection)
제2장 평면 반사상과 평면 굴절살
1.거울 / 2.평면 반사상 / 3.평면거울의 이동 및 회전에 따른 상의 움직임 / 4.평면 굴절에 의한 상 / 5.평행 평면판에 의한 굴절상
제3장 프리즘(prism)
1.반사 프리즘 / 2.프리즘 꺾임각과 입사각의 관계 / 3.프리즘의 작도에 의한 광선추적 / 4.반사 프리즘의 응용 / 5.최소 꺾임각 / 6.얇은 프리즘 / 7.프리즘 디옵터 / 8.얇은 프리즘의 결합(로터리 프리즘) / 9.분산 프리즘
제4장 구면에서의 반사와 굴절
1.굴절면에 의한 가우스결상 / 2.실상과 허상, 실물과 허물 / 3.구면에서의 반사상 / 4.초점과 초점거리 / 5.단일 굴절면의 라그랑스 불변량과 횡배율 / 6.구면으로 된 굴절면과 반사면의 상 작도 / 7.다중 굴절면의 합성굴절력
제5장 얇은 렌즈(thin lens)
1.렌즈 / 2.얇은 렌즈의 결상식 / 3.얇은 렌즈의 초점과 초점거리 / 4.근축광선의 불변량과 배율 / 5.얇은 렌즈의 상 작도법 / 6.물체의 위치에 따른 상의 변화 / 7.렌즈계의 굴절력
제6장 두꺼운 렌즈(thick lens)
1.두꺼운 렌즈의 결상공식 / 2.주점 / 3.두꺼운 렌즈의 굴절력 / 4.절점 / 5.두 장의 렌즈로 조합된 렌즈계 / 6.확대경, 현미경, 망원경
제7장 조리개(stop)와 그 작용
1.조리개의 종류 / 2.구경조리개 / 3.시야조리개(field stop)와 상조리개(image stop) / 4.동의 결상공식 / 5.초점 심도와 피사체 심도
제8장 수차(aberrations)
1.수차의 종류 / 2.구면수차 / 3.코마수차 / 4.비점수차 / 5.상면만곡 / 6.왜곡수차 / 7.색수차 / 8.수차의 응용(실제의 예)
강성수 수성대학교 안경광학과 외
