[광학기사 필기] 22년 1회차 기출문제 해설 페이지

종구면 광선수차의 크기와 광이 렌즈에 입사한 점의 광축에서 높이 h와의 관계로 옳은 것은?

h2에 비례

h에 비례

h3에 비례

h1/2에 비례

굴절률이 1.5, 양면의 곡률반경이 10cm로 동일한 얇은 양볼록 렌즈의 굴절능(power)은?

+1.5 D

+10 D

+15 D

+30 D

굴절률 1.5인 유리로 제작한 초승달 모양의 오목렌즈(negative meniscus)의 곡률반경 r1과 r2가 각각 50cm, 25cm 이고, 렌즈의 왼쪽은 공기, 오른쪽은 기름일 때 오목렌즈의 굴절능은 얼마인가? (단, 기름의 굴절률은 1.6 이며, 렌즈는 얇은 렌즈로 가정하여 계산한다.)

-1.4 디옵터

+1.4 디옵터

-3.4 디옵터

+3.4 디옵터

간섭계를 사용하여 측정된 광학계의 파면오차와 간섭무늬가 다음과 같을 때, 가장 관련 있는 수차는?

코마

구면수차

상면만곡

비점수차

초점거리 10cm인 렌즈의 왼쪽 12cm인 거리에 물체가 놓여 있다. 초점거리 12.5cm인 두 번째 렌즈가 첫 번째 렌즈의 오른쪽 20cm 거리에 있을 때 상의 횡배율은 얼마인가?

1.09

1.19

1.29

1.39

굴절능이 +6 디옵터인 크라운 렌즈의 색수차를 제거하기 위해서 플린트 렌즈와 결합시켰다. 이 플린트 렌즈의 굴절능은? (단, 크라운 렌즈의 아베수는 60이고, 플린트 유리의 아베수는 30 이다.)

-1 디옵터

-3 디옵터

-6 디옵터

-9 디옵터

상측 NA가 0.5인 원형개구 무수차 광학계에서 파장 0.55μm 인 빛으로 결상할 때, Rayleigh 기준에 따른 공간분해능 한계는?

0.5 μm

0.55 μm

1.1 μm

0.67 μm

n = 1.5, v = 64, f = 10cm 일 때, 페츠발(Petzval) 곡률 반경은?

-10cm

-13cm

-15cm

-20cm

두 점 A와 B가 12cm 떨어져 있을 때 두 점 사이를 굴절률이 1.5인 액체로 채운다면 B에 있는 관측자에게 A는 얼마나 떨어져 있는 것으로 보이는가?

8cm

10.5cm

12cm

18cm

광선이 자오면(Meridional Plane)에 놓여 있을 때, 얇은 렌즈 앞면의 굴절능(k)을 구하는 식은? (단, 렌즈 재질의 굴절률은 n, 앞면의 곡률반경은 r1 이다.)

출사동이 무한대에 있는 상측 텔레센트릭 광학계로 구성하고자 할 때, 조리개가 설치되어야 하는 위치는?

렌즈의 상측 초점

렌즈의 물체측 초점

횡배율이 +1이 되는 상점

횡배율이 +1이 되는 물체점

직경 50mm, 초점거리 25cm인 렌즈가 평행으로 입사하는 빛에 대해 3mm의 종구면수차를 가지고 있다면 횡구면수차는?

0.2mm

0.3mm

0.4mm

0.5mm

두 개의 렌즈로 이루어진 광학계에서 F1, F2는 초점이다. 0 의 위치에 그림과 같이 물체를 두면 어떻게 되는가?

도립, 실상, 축소

도립, 허상, 축소

직립, 실상, 확대

직립, 허상, 확대

곡률반경이 각각 r1 = -15cm, r2 = -5cm 인 구면으로 만들어진 렌지의 형태계수를 구하면 얼마인가?

+2

+3

-2

-3

광선이 크라운 유리 표면에 50°의 입사각으로 입사한다. 이 때 굴절광의 각도 r은? (단, 크라운 유리의 굴절률은 1.5 이다.)

28.3°

30.7°

33.0°

35.0°

굴절률이 1.5인 유리에서 굴절률이 1.3인 물로 빛이 진행할 때 전반사가 일어날 수 있는 임계각은?

30°

41°

45°

60°

두 평면거울이 서로 45°의 각을 이루고 있다. 이들 사이에 한 물체가 놓여 있을 때 적당한 위치에서 볼 수 있는 상은 최대 몇 개인가? (단, 물체가 두 거울의 각의 이등분선상에 있을 필요는 없다.)

4

5

6

7

3cm 크기의 물체가 곡률반경 20cm인 볼록거울 앞 20cm 지점에 있을 때, 상의 위치와 특성은?

거울 꼭지점 앞 6.67cm 지점, 정립 실상

거울 꼭지점 앞 6.67cm 지점, 정립 허상

거울 꼭지점 뒤 6.67cm 지점, 도립 실상

거울 꼭지점 뒤 6.67cm 지점, 정립 허상

광축상(on-axis)에서만 생기는 수차는?

코마수차

비점수차

왜곡수차

구면수차

정상적인 사람의 눈에 대한 설명으로 틀린 것은?

홍채는 조리개 역할을 한다.

물체가 가까워지면 시야각이 작아진다.

수정체가 곡률반경을 조절하여 초점을 맞춘다.

두 눈이 만드는 광각에 의해 원근을 알 수 있다.

기판에 유전체 물질을 코팅하여 광대역 투과 필터를 만들려고 할 때, 박막의 구조로 옳은 것은? (단, H와 L은 파장의 1/4 두께를 갖는 고굴절 물질과 저굴절 물질을 나타낸다.)

그림과 같은 삼각형의 유리 프리즘에 백색광을 입사시킬 때, 프리즘을 통과한 후 색의 배열이 옳은 것은?

㉠ : 보라색, ㉡ : 녹색, ㉢ : 적색

㉠ : 녹색, ㉡ : 보라색, ㉢ : 적색

㉠ : 보라색, ㉡ : 적색, ㉢ : 녹색

㉠ : 적색, ㉡ : 녹색, ㉢ : 보라색

파장 0.5μm의 광원으로부터 0.5m 떨어진 곳에 놓인 직경 0.5mm의 원형동공(circular aperture)이 광축에 수직으로 놓여 있다. 이 동공을 투과한 광의 강도가 최대인 곳은 동공으로부터 얼마 떨어진 광축상의 점인가?

1/6 m

1/3 m

1 m

2 m

너비 a인 단일슬릿에 500nm 파장의 빛을 통과시켰다. 슬릿의 중심으로부터 θ = 30°에서 첫 번째 극소(어두운무늬)가 나타나기 위한 a값은 얼마인가?

0.25μm

0.58μm

1.00μm

2.00μm

함수 f(x)의 푸리에 변환이 F(k)이다. f(x)를 평행 이동시킨 f(x-a)의 푸리에 변환식은? (단,  이다.)

두 개의 론치 격자(Ronchi grating)를 겹치면 무아레 무늬를 관찰할 수 있다. 이 무늬에 대한 설명으로 틀린 것은?

백색광에서도 무늬를 볼 수 있다.

격자면의 변형을 측정할 수 있다.

유리의 공간적 굴절률의 변화를 알 수 있다.

격자를 회전시키면 무늬 간격이 변화한다.

굴절률이 3.5인 유전체 표면에 공기로부터 빛이 수직 입사하는 경우 표면에서 빛에 대한 반사도는 얼마인가?

0.04

0.08

0.31

0.56

물체로부터 출발한 광파의 파면형태를 기준으로 홀로그램을 구분할 때 렌즈에 의해서 물체의 실상이 맺히는 위치에 건판을 두어 기록한 홀로그램은?

Fresnel 홀로그램

Image 홀로그램

Fourier transform 홀로그램

Lensless fourier transtorm 홀로그램

세기가 I(x) = 5sin 5x + 20 으로 표현되는 일차원 공간상의 간섭무늬가 있다. 이 간섭무늬의 가시도(visibility)는 얼마인가?

1/8

1/4

1/2

1

공기 중에서 굴절률 n인 유리판으로 입사각이 0도가 되게 빛이 입사할 때, 유리면에서의 반사도(reflectance)는?

파장이 0.514 μm인 Ar+ 레이저를 이용하여 홀로그래픽 회절격자를 만들려고 한다. 두 레이저광이 60°의 각도로 필름 면에 대칭 입사하는 경우 만들어진 격자의 홈 간격은?

2.97 × 10-7 m

5.14 × 10-7 m

2.97 × 10-6 m

5.14 × 10-6 m

홀로그래피는 레이저가 발명된 후 급속히 발전되었다. 이는 레이저의 어떤 성질 때문에 기인하는 것인가?

직진성

결맞음

고휘도

집속성

영(Young)의 이중 슬릿 실험을 물 속에서 수행하면, 공기 중에서 수행할 때와 비교하여 간섭 무늬 사이의 간격은 어떻게 변하는가?

좁아진다.

넓어진다.

변함없다.

좁아지는 부분과 넓어지는 부분이 모두 존재한다.

파장 633nm의 헬륨-네온 레이저 광속을 간섭시켜서 홀로그래픽 평면 회절격자를 제작하려고 한다. 1mm당 1000개의 격자선(groove)을 갖는 격자를 얻으려면 두 간섭광파 사이의 각도를 얼마로 유지시켜야 하는가?

22°

37°

42°

57°

굴절률 타원체 방정식이 0.3x2 + 0.3y2 + 0.4z2 = 1 로 표현되는 광학 매질에서 z축 방향으로 진행하는 광에 대한 굴절률은 얼마인가?

ND 필터(neutral density filter)의 광학밀도(optical density, OD)를 바르게 표현한 것은? (단, IO는 입사광의 세기, IT는 투과광의 세기이다.)

반사율이 99%인 평면거울로 길이가 10cm 인 패브리-페롯(Fabry-Perot) 간섭계를 만든 경우, 중심파장이 500nm인 광에 대해서 얼마의 파장 차이를 분해할 수 있는가?

1.3nm

1.4nm

1.5nm

1.6nm

굴절률 ni 인 매질에서 굴절률 nt(＜ ni)인 매질로 빛이 입사할 때 전반사가 일어나는 임계각 θc에 대한 표현 중 옳은 것은?

다음 중 파면분할을 이용한 것은?

영(Young)의 이중 슬릿

마이켈슨(Michenlsom) 간섭계

마흐젠더(Mach-Zehnder) 간섭계

트와이만-그린(Twyman-Green) 간섭계

그림과 같이 평면유리 위에 plano-convex lens를 올려놓고 위에서 λ의 파장을 갖는 광을 쬐여 줄 때, 형성되는 간섭무늬를 Newtons ring이라 한다. 간섭무늬의 첫 번째 어두운 부분까지의 반경이 1mm라면 사용된 광원의 파장은? (단, plano-convex lens의 곡률반경은 4m 이다.)

250nm

450nm

500nm

550nm

레어지와 그 레이저에서 밀도 반전(population inversion)을 일으키는 방법의 연결이 틀린 것은?

루비 레이저 - 전류 주입

불화수소 레이저 – 화학 반응

티타늄 사파이어 레이저 - 광펌핑

아르곤 레이저 – 전자와 원자의 충돌

다음 중 자동시준기(auto collimator)를 이용하여 측정할 수 없는 것은?

정반의 평면도

공작기계의 진직도

게이지블록의 거칠기

각도게이지 블록의 각도

어떤 사람 눈의 도수가 59 디옵터일 때 눈의 초점거리는 약 얼마인가?

8mm

17mm

29mm

59mm

방해석(calcite)을 통과하는 빛에 관한 다음 설명 중 옳은 것은?

방해석을 진행하는 빛은 편광상태에 관계없이 진행속도가 일정하다.

정상광선(ordinary ray)의 전기장의 진동방향은 광축과 나란하다.

방해석의 광축과 나란하게 진행하는 광선은 복굴절 현상을 보이지 않는다.

방해석의 복굴절 현상은 방해석의 이방성에 기인한 것으로 빛의 편광상태와는 무관하다.

nF = 1.58208, nd = 1.57250, nc = 1.56861 인 유리의 아베수(Abbe numbers)는 약 얼마인가?

42.2129

42.5019

43.2129

43.5214

크기가 큰 대부분의 복사 광원의 방사 각도에 따른 복사휘도 세기 J에 관한 람베르트(Lambert) 법칙을 근사적으로 표현할 수 있다. 다음 중 람베르트(Lambert) 법칙으로 옳은 것은?

Jθ = J0 sinθ

Jθ = J0 cosθ

Jθ = J0 sin2θ

Jθ = J0 cos2θ

다음 중 광선의 방향을 바꾸기 위하여 만들어진 프리즘이 아닌 것은?

포로(Porro) 프리즘

펜타(Penta) 프리즘

월라스톤(Wollaston) 프리즘

코너큐브(Corner-cube) 프리즘

초점거리가 10cm, 굴절률이 1.6, V수가 64인 단일렌즈에 대한 Petzval 조건이 만족될 곡률반경 R은?

8cm

16cm

24cm

32cm

박막의 두께를 측정하기 위해 토란스키 간섭계를 사용하여 그림과 같은 간섭무늬를 얻었다. 박막의 두께 t를 바르게 나타낸 것은? (단, λ는 빛의 파장이다.)

광학 유리의 제조공정 중 ( ) 안에 들어갈 내용으로 알맞은 것은?

냉각형 주입

결정화

여과

연마

다음 중 결정의 비선형성(non-linearity)과 관련이 있는 현상은?

복굴절(birefringence)

광활성도(optical activity)

패러데이 회전(Faraday rotation)

2차 조화파 발생(second hamonic generation)

눈의 조절작용을 통하여 초점거리가 25cm인 확대경으로 물체를 본다면 몇 배의 각배율로 물체가 보이는가?

1배

2배

3배

4배

다음 중 구면계(spherometer)를 이용하여 측정할 수 있는 것은?

조명도 측정

프리즘의 굴절률 측정

구면체의 곡률반경 측정

시료의 파장별 투과율 측정

복사계측학(Radiometry)에서 에너지 전달율인 파워(Power)의 기본 단위인 와트(Watt)에 대응하는 측광학(Photometry)의 단위는?

럭스(lux)

줄(Joule)

루멘(lumen)

람베르트(lambert)

평행광선이 수정체를 통과한 후 망막 앞에 상이 생겨 망막에서의 초점이 흐려지는 눈의 굴절이상의 명칭과 교정방법이 옳은 것은?

근시, 볼록렌즈를 이용하여 교정

근시, 오목렌즈를 이용하여 교정

원시, 볼록렌즈를 이용하여 교정

원시, 오목렌즈를 이용하여 교정

완전히 비평광된(unpolarized) 빛이 굴절률 1.5인 유리에 브루스터 각(Brewster’s angle)으로 입사하였을 때의 설명으로 옳지 않은 것은?

입사각과 굴절각의 합은 90° 이다.

입사각은 약 56° 이다.

반사된 빛은 입사평면에 수직인 방향으로 완전히 편광되어 있다.

굴절된 빛은 완전히 비편광되어 있다.

분광 광도계(Spectrophotometer)에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

유체나 고체의 굴절률을 측정한다.

분광 광도계는 반드시 적분구를 사용해야 한다.

박막형태 시편의 반사율을 측정한다.

박막형태 시료의 굴절률 및 소광계수의 스펙트럼을 측정한다.

광축에 평행하게 입사한 상면 조도에 대해, 광축과 θ의 각도를 이루며 입사하는 빛에 의한 상면 조도의 비율로 옳은 것은?

cosθ

cos2θ

cos3θ

cos4θ

다음 중 가시광선 영역에 속하는 것은?

2.34×1014 Hz

360 Å

500 μm

630 nm

60° 프리즘을 이용한 프리즘 분광기의 분해능을 높이기 위해서는 어떤 프리즘을 사용해야 하는가?

분산이 크고 밑변의 길이가 긴 프리즘

분산이 크고 밑변의 길이가 짧은 프리즘

분산이 작고 밑변의 길이가 긴 프리즘

분산이 작고 밑변의 길이가 짧 프리즘

파장 500nm의 laser에서 측정된 beam waist 의 반지름 w가 31.83μm 발산각 θ가 10 mrad 일 때, 이 레이저의 M2-factor는 약 얼마인가?

1

2

10

20

CO2 레이저가 높은 효율로 발진할 수 있는 주원인으로 틀린 것은?

레이저 준위가 거의 바닥상태에 있어 원자 양자효율이 높기 때문이다.

전자충돌로 여기된 CO2 분자는 점점 낮은 여기 상태로 천이되어 대부분이 장수명 준위 (001)에 모이는 경향이 있기 때문이다.

방전에 의해 여기된 N2 분자의 대부분이 CO2 분자의 장수명 준위와 공명할 수 있는 제1여기상태에 모이는 경향이 있기 때문이다.

CO2 분자는 3개의 원자로 구성되어 있으며, 원자들이 내부진동을 하는 진동모드가 1개 밖에 없기 때문이다.

결정구조를 지닌 재료 중 광학적으로 단축(uniaxial) 성질을 보여주는 것은?

Cubic 구조

Hexagonal 구조

Monoclinic 구조

Orthorhombic 구조

레이저 공진기(resonator)의 두 거울의 반사율이 각각 99%이고 길이가 0.5m 일 때 단일 모드로 공진 시 선폭은 약 몇 kHz 인가?

95 kHz

190 kHz

380 kHz

950 kHz

광전효과에 대한 설명 중 틀린 것은?

전자파의 양자화 된 입자성에 의해 설명이 가능하며 파동성으로는 설명할 수 없다.

어떤 주파수 이상의 전자파를 금속에 조사시키면 그 표면에서 전자가 방출되는 현상이다.

외부에서 전압을 가하면, 그 전압은 전자의 최대 운동 에너지에 추가되므로 억제전위의 증가에 따라 방출되는 전자의 운동에너지는 증가된다.

광전효과에 대한 금속의 임계 전압은 전자파의 강도에 무관하므로 매우 약한 강도의 광선에서도 광전 효과를 관찰할 수 있다.

다음 사진과 같은 에너지 공간 분포를 가지는 레이저의 공간 모드는?

TEM22

TEM11

TEM40

TEM21

전기광학(Electro-optic) Q-스위치에 쓰이는 재료가 아닌 것은?

Benzene

Fused Silica

Nitrotoluene

Nitrobenzene

CO2 레이저(λ = 10.6 μm)에서 나온 광속허리의 직경이 5mm 폭일 때 작은 점 0.1mm의 직경으로 광속의 초점을 맺고 싶으면, 이때 필요한 렌즈의 초점거리는 얼마인가?

15 mm

28 mm

33 mm

74 mm

광섬유 통신에서 레이저 광원의 빛을 광섬유 속으로 많이 입사시키기 위해서는 발산 각이 크지 않은 거이 좋다. 빔 허리반경(radiusof beam waist)이 25μm이고 파장이 633nm인 헬륨-네온 레이저를 사용할 경우 가우스 광속의 발산 각을 구하면 얼마인가?

0.08 rad

0.016 rad

0.8 rad

0.16 rad

반도체 레이저의 복사는 두 가지 유형의 물질 사이의 좁은 접합점에서 일어난다. 만일 파장이 780nm이고 접합점의 폭 즉, 슬릿의 폭이 5μm 라면 광속의 총발산각(full angle divergence)은 얼마인가?

11.4°

12.8°

14.3°

15.2°

매질의 굴절률이 가해지는 외부 전기장에 비례(∝ E)하여 변하는 현상은?

커(kerr) 효과

포켈스(Pockels) 효과

광전(photoelectric) 효과

광굴절(photorefractive) 효과

레이저를 광원으로 사용하여 홀로그램을 제작할 수 있다. 제작된 홀로그램 필름에 레어지를 비추어 상을 재생할 수 있는데, 이러한 재생과정은 빛의 어떤 성질을 이용한 것인가?

굴절

반사

회절

산란

레이저 빛의 파장영역(Spectrum)을 분석하기 위한 광학소자로써 틀린 것은?

프리즘

KDP결정

회절격자

스펙트럼 메타

레이저는 광섬유 통신에 광범위하게 사용된다. 광섬유 내에서 레어저 빛은 어떤 특성에 의하여 전달되는가?

회절

간섭

편광

전반사

다음 중 소재와 그 소재의 사용되는 결정으로 틀린 것은?

포켈스 셀 : KDP 결정

광 파라메트릭 발진(OPO) : BBO 결정

제2고조파 발생(SHG) : LiNbO3 결정

파라데이 아이솔레이터(Faraday isolator) : KTP 결정

LED 변조와 비교했을 때, LD 변조의 설명으로 틀린 것은?

임계전류는 온도 의존성이 있다.

방출 파장은 온도 의존성이 없다.

임계 전류는 수명에 의한 의존성이 있다.

레이저 다이오드 변조시에는 임계 전류가 있다.

가간섭성 길이(coherence length)가 30cm인 He-Ne 레이저광의 가간섭성 시간(coherence time)은?

10-9 sec

2 × 10-9 sec

5 × 10-9 sec

5 × 10-9 min

주파수가 안정하고 가간섭거리(coherence length)가 길어 간섭계 등 정밀 계측에 많이 사용되는 레이저는?

N2 레이저

CO2 레이저

ArF 레이저

He-Ne 레이저

어떤 결정체의 유전율을 아래의 행렬과 같이 표현할 수 있을 때, 이 결정체의 종류는? (단, n0는 정상굴절률, ne는 비정상굴절률이다.)

단축결정

쌍축결정

삼축결정

등방성결정

커셀(Kerr cell)에 전기장 E를 걸어 주어 인위적으로 편광방향을 변화시키려 할 때, 전기장과 평행인 편광성분과 이에 수직인 편광성분 사이의 위상차이 P를 나타낸 것은? (단, L은 Kerr cell의 두께이고, K는 커 상수(Kerr constant) 이다.)