[광학기사 필기] 15년 1회차 기출문제 해설 페이지

다음 중 퀠러 조명 방식에 대한 설명으로 옳은 것은?

광원을 물체 위에 결상시키고 조명계의 입사동이 결상계의 출사동과 일치하도록 하는 방식이다.

광원을 물체 위에 결상시키고 조명계의 출사동이 결상계의 입사동과 일치하도록 하는 방식이다.

광원을 결상계의 출사동 상에 결상시키고 물체는 조명계의 입사동 상에 두는 방식이다.

광원을 결상계의 입사동 상에 결상시키고 물체는 조명계의 출사동 상에 두는 방식이다.

NA 0.5인 무수차 원형개구 광학계가 파장 193nm의 빛으로 결상할 때, Strehl ratio가 0.8 이상인 defocus 범위는?

-48.25 ~ +48.25nm

-96.5 ~ +96.5nm

-196 ~ +196nm

-386 ~ +386nm

두꺼운 렌즈에 대한 설명으로 틀린 것은?

principal plane은 가상의 plane이다.

두 principal point는 서로 conjugate관계이다.

렌즈 앞뒤 매질의 굴절률이 같을 때 nodal point와 principal point는 일치한다.

nodal point에서 굴절이 일어난다.

어떤 카메라의 셔터속도를 1/250초, 조리개의 F-수를 2로 하였더니 노출량이 적당하였다. 조리개의 F-수를 1.4로 변화시키면서 동일한 노출량을 유지하려면 셔터속도는 몇 초가 되어야 하는가?

삼각프리즘을 통과한 광선이 1m 떨어져 있는 곳에 놓여있는 스크린 위에 입사광선의 방향에 대해서 0.01m만큼 변위되었다. 이 프리즘은 몇 디옵터인가?

0.01

0.1

1

10

EFL 100mm, f-2, FOV 45°인 광학계의 횡배율이 –0.1, 각배율이 0.5이다. 상측에서 초점심도(depth of focus)가 0.01mm일 때, 물체심도(피사체 심도, depth of field)는? (단, 이 광학계는 공기 중에 있다고 가정한다.)

0.01mm

0.1mm

0.5mm

1mm

렌즈를 통과한 광선의 굴절각이 빛의 파장에 따라 다르기 때문에 일어나는 수차는?

코마

구면수차

색수차

비점수차

각각 3디옵터와 4디옵터의 굴절능을 가진 렌즈가 굴절률이 1인 공기 중에서 6cm 떨어져 있을 때 뒤초점거리(back focal length)는?

13.06cm

15.92cm

29.45cm

71.43cm

다음 중 ( )안에 들어갈 알맞은 용어는?

코딩톤

페쯔발

아베 사인

몰색화

애플래넷(Aplanat)이란 어떤 수차가 제거된 광학계를 의미하는가?

구면수차와 코마

색수차와 비점수차

왜곡수차와 코마

비점수차와 구면수차

굴절률이 n1=1.5이고, 초점거리가 f1=15cm인 볼록렌즈와 굴절률이 n2이고, 초점거리가 f2=-15cm인 오목렌즈를 간격 d=5cm가 되도록 조합하여 페츠발 조건(Petzval condition)을 만족시키려 한다. 오목렌즈의 굴절률 n2와 이 조합된 렌즈계의 초점거리는?

n2=1.5, 초점거리=45cm

n2=1.5, 초점거리=30cm

n2＜1.5, 초점거리=0cm

n2＞1.5, 초점거리=0cm

매질 A에서 매질 B로 그림과 같이 빛이 굴절하고 있다. 다음 중 설명이 잘못된 것은?

매질 B에서 빛의 속도는 A에서 보다 늦다.

매질 B에서 빛의 진동수는 A에서 보다 작다.

매질 B의 굴절률은 A보다 높다.

매질 B에서 빛의 파장은 A에서 보다 짧다.

쌍안경의 표면에 7×50이라 표기되어 있다. 이 쌍안경 대물렌즈의 초점거리가 21cm이라고 할 때 대안렌즈의 초점거리와 출사동의 직경은?

대안렌즈 초점거리 = 7cm, 출사동의 직경 = 3.0mm

대안렌즈 초점거리 = 3cm, 출사동의 직경 = 50.0mm

대안렌즈 초점거리 = 7cm, 출사동의 직경 = 35.0mm

대안렌즈 초점거리 = 3cm, 출사동의 직경 = 7.1mm

다음 중 반사광학계에서 근본적으로 발생하지 않는 수차는?

파면수차

광선수차

단색수차

색수차

정상적인 사람의 눈에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

눈의 원점은 무한대이다.

정상적인 사람의 굴절력은 약 40 디옵터이다.

망막에 맺히는 상은 도립실상이다.

정상적인 사람의 명시거리는 약 25cm 이다.

곡률반경 R1=8.0mm이고 굴절률이 1.5인 양볼록(equi-convex lens) 두꺼운 렌즈에서 중심두께 t가 0.1mm 변할 때 상측 정점 굴절력의 변화는 몇 Diopter인가?

0.26D

2.60D

0.52D

5.20D

굴절률이 1.6인 매질에서 광이 2.0×108m진행할 때 광학적 거리(optical path length)는?

3.0×108m

3.2×108m

3.5×108m

3.8×108m

다음 중 원적외선 광학계에서 사용할 수 없는 광학소자는?

게르마늄 렌즈

용융석영 렌즈

제로듀어(Zerodur) 반사경

실리케이트(silicate) 반사경

초점거리가 +10cm인 볼록렌즈와 초점거리가 –10cm인 오목렌즈를 동일 광축 위에 나란히 놓았다. 두 렌즈 사이의 간격이 10cm일 때, 전체 광학계의 유효초점거리는?

+10cm

-20cm

+40cm

-40cm

상의 방향(방위)에 영향을 주지 않고 광속을 90°편향시키는 프리즘은?

레만 – 스프링거 프리즘

롬보이드 프리즘

펜타 프리즘

아미찌 프리즘

프레넬 zone plate에서 450번째 환의 반경이 3cm이다. 이 zone plate의 초점거리를 파장 0.5㎛인 평행광에 대해서 계산한 값은?

40cm

80cm

4m

20m

다음 그림에서 보록렌즈의 후초점면상에는 입력영상의 Fourier 변화패턴이 형성된다. 여기서 후초점면상에서의 축 좌표 x0에 대응되는 공간 주파수는?

λ/(x0ㆍf)

f/(x0ㆍλ)

x0(fㆍλ)

(x0ㆍf)/λ

직경 1mm인 원형구멍에 500nm의 레이저광을 비추었다. 이 때 원형구멍으로부터 2m 떨어진 스크린 중앙에 생기는 가장 밝은 에어리(Airy)원판의 반지름은?

1.22mm

12.2mm

2.44mm

24.4mm

파장이 4000Å인 빛으로 그림과 같은 영의 간섭실험을 하였다. P는 스크린의 중심으로부터 두 번째 어두운 무늬를 가리킨다. P점ᄁᆞ지의 두 빛의 경로차는? (단, S1과 S2는 두 개의 동일한 파장의 점광원이고, 0는 S1과 S2를 연결한 선의 이등분선상에 있는 스크린상의 중심점이다.)

2000Å

3000Å

6000Å

9000Å

그림과 같이 단색광 평면파가 조사되는 광학계의 수렴광파 내에 초점면으로부터 거리d 위치에 2차원적 투과도 분포를 갖는 물체를 두었다. 이 경우에 대한 설명으로 옳은 것은?

object를 조사하는 면적은 f/d에 비례한다.

d＜f일 때 Fourier 변환의 공간적 크기는 작아진다.

d=f일 때 Fourier 변환의 공간적 크기는 최소가 된다.

이 경우에는 물체의 Fourier 변환상이 Screen에 맺히지 않는다.

공기 중에서 파장이 λ인 단색광이 굴절률이 n인 박막에 수직으로 입사한다. 박막 아래, 위의 매질이 공기라면 반사광이 보강간섭을 일으키는 박막의 최소 두께는 얼마인가?

λ/4

λ/(4n)

λ/2

λ/(2n)

다음 중 진폭분리형 간섭계가 아닌 것은?

마이켈슨 간섭계

패브리-페롯 간섭계

영의 이중슬릿 간섭계

층밀리기 간섭계(shearing interferometer)

굴절률 1.5인 유리에 어떤 물질을 1층 증착시켜 물속에서 수직으로 사용할 때 반사율이 최소가 되게 하려고 한다. 굴절률이 어떤 값을 갖는 물질을 증착해야 가장 효과가 크겠는가?

1.4

1.7

1.8

2.2

낮에 전선에 앉아있는 새의 그림자가 지면에 생기지 않는 이유는?

간섭

산란

반사

회절

투과형 홀로그램을 기준파로 비출 때 기준파의 파장이 변화함에 다라 재생 상에 일어나는 변화가 아닌 것은?

크기가 변화한다.

모양이 달라진다.

밝기가 달라진다.

재생위치가 달라진다.

마이켈슨 간섭계의 한쪽 경로에 진공으로 배기시킨 원통을 경로와 나란히 설치하고, 원통속에 어떤 기체를 서서히 주입하면서 변화하는 간섭무늬의 수를 측정하고자 한다. 파장이 500nm인 빛을 사용하여 대기압이 될 때까지 변화한 무늬의 수를 측정한 결과가 1000개일 때, 대기압 하에서 이 기체의 굴절률은?

1.015

1.012

1.010

1.005

그물망 물체의 스펙트럼에 수직으로 좁은 슬릿을 놓아서 수직방향으로 고차 회절 무늬만을 통과시켰을 때 상표면 A에 보이는 결과로 옳은 것은?

함수 f(t)= A sin(wt+ε)의 autocorrelation 결과로 옳은 것은?

Cff=(A2/2)ㆍcos(wτ)

Cff=(A2/2)ㆍcos(wτ+ε)

Cff=(A2/2)ㆍsin(wτ)

Cff=(A2/2)ㆍsin(wτ+e)

패브리-페로간섭계(Fabry-Perot interferometer)의 자유 스펙트럽 영역(free spectral range, (△v)FSR)이 20GHz, 반사예리도(reflecting finesse, Г)가 400일 때, 이 간섭계의 분해능폭(△v)은 얼마인가?

20MHz

50MHz

200MHz

500MHz

눈을 가늘게 뜨면 흐렸던 물체의 형태가 개략적으로 분명하게 보인다. 이와 관련된 물리적 설명과 가장 거리가 먼 것은?

수차가 줄어들기 때문이다.

광량이 줄어들기 때문이다.

눈의 초점심도가 길어지기 때문이다.

높은 공간진동수 성분의 광이 사라지기 때문이다.

회절격자로부터의 m차 회절광에 대한 각분산(Dm:angular dispersion)의 표현으로 옳은 것은? (단, θm은 m차 회절광의 격자의 수직면에 대한 회절각, a는 회절격자의 격자간 간격이다.)

보이저 탐색선이 보내온 전송사진에 기기의 조정 미비로 인하여 일정한 간격으로 수평줄이 나타났다고 할 때 전체적인 화면의 영상은 크게 상하지 않고, 렌즈의 푸리에 변환(Fourier Transform) 특성을 이용하여 이 선들을 제거할 수 있는 방법으로 옳은 것은?

푸리에 변환 면의 중심부 밝기를 증대시킨다.

푸리에 변환하면서 렌즈의 중심부를 검게 한다.

푸리에 변환 면에서 중심부분의 빛을 차단한다.

푸리에 변환 면의 중앙에서 좌우로 일정한 거리에 떨어진 공간주파수 성분을 차단한다.

영(Young)의 이중 슬릿 실험을 빨강, 노랑, 파랑의 단색광으로 수행하였다. 스크린에서 간섭무늬의 간격이 가장 작은 경우는?

빨강

노랑

파랑

모두 같다.

다음 중 회절이론과 관계가 없는 것은?

호이겐스(Huygens) 원리

셀마이어(Sellmeier) 방정식

레일리-조머펠트(Rayleigh-Sommerfeld)스칼라식

프레델-키르히호프(Fresnel-Kirchhoff) 스칼라이론

나트륨등에서 나오는 노란빛은 5890Å과 5896Å의 두 파장으로 되어 있다. 이 빛의 스펙트럼을 회절격자를 사용하여 분해하려고 한다면, 다음 중 어떤 빛을 사용하여야 하는가? (단, 나트륨등의 기체압력과 온도에 의한 선폭 확대는 무시한다.)

격자선 밀도 10lines/mm인 5cm×5cm회절격자에서 1차 회절된 빛을 사용한다.

격자선 밀도 15lines/mm인 5cm×5cm회절격자에서 1차 회절된 빛을 사용한다.

격자선 밀도 5lines/mm인 5cm×5cm회절격자에서 2차 회절된 빛을 사용한다.

격자선 밀도 20lines/mm인 5cm×5cm회절격자에서 2차 회절된 빛을 사용한다.

마하젠더 간섭기에 내부 굴절률이 일정하지 않으나 완벽히 평평한 두께 1mm의 유리판을 넣었다. 그 간섭무늬가 굴절률이 일정하지 않은 부분에서 원래 간섭무늬간격의 약 2배 정도로 일그러졌을 때, 굴절률의 불균일 정도는? (단, 사용된 빛의 파장은 500nm이다.)

△n=0.1

△n=0.001

△n=0.01

△n=0.0001

다음 산화물 중에서 렌즈의 아베수와 굴절률을 크게 하고 무게를 가볍게 하는 주요성분은?

PbO

BaO

TiO2

B2O3

다음 중 천체 망원경으로 렌즈보다 거울을 이용한 반사 망원경을 많이 사용하는 이유로 가장 옳은 것은?

측정 파장 영역이 좁다.

모든 수차를 무시할 수 있다.

구경이 큰 거울을 제작할 수 있다.

같은 크기의 렌즈보다 분해능이 좋다.

다음과 같이 프리즘을 통과한 글자의 통과 후의 모습은? (단, 굵은 화살표 방향에서 보았을 때)

Abbe 수(또는 역분산능)에 대한 식으로 옳은 것은?

(nD-1)/(nF-nC)

(nD+1)/(nF+nC)

(nF+nC)/(nD-1)

(nF-nC)/(nD+1)

프리즘들 중에서 입사한 상의 상하좌우가 뒤집어지면서 입사한 방향과 평행하게 입사방향의 반대방향으로 상이 나가는 프리즘은?

도브 프리즘(dove prism)

포로 프리즘(porro prism)

펜타 프리즘(penta prism)

직각 프리즘(rectangular prism)

케플러식 망원경의 설명으로 틀린 것은?

상이 뒤집혀 보인다.

출사동은 경통 내부에 있다.

안점이 접안렌즈의 후방(상쪽)에 위치한다.

양의 굴절능을 가진 접안렌즈가 사용된다.

다음 중 사람 눈의 가시광선 영역으로 가장 옳은 것은?

100~400nm

700~1000nm

400~700nm

1000~10000nm

광학유리의 굴절률은 가시광선 영역에서 파장이 길어질수록 어떻게 변화하는가?

감소한다.

일정하다.

증가한다.

불규칙적이다.

일반적인 크라운(Crown) 유리의 조성에 들어가는 성분이 아닌 것은?

PbO

CaO

SiO2

Na2O

슬라이드 영사기에서 40cm의 초점거리를 가진 렌즈로 4cm 크기의 슬라이드를 렌즈에서 20m 멀어진 스크린 위에 투영하고 있다. 이 때 투영된 상의 크기는 약 얼마인가?

196cm

200cm

208cm

216cm

광학유리의 조건 중 하나인 무색성(Free From Color)의 의미를 정확히 설명한 것은?

사용파장 대역의 빛을 선택적으로 투과시키는 것을 의미한다.

사용파장 대역에서 유리 내부의 밀도가 균일해야 한다는 것을 의미한다.

사용파장 대역의 빛을 손실없이 그대로 통과시켜야 한다는 것을 의미한다.

사용파장 대역에서 광학유리 표면에서 빛의 반사가 일어나지 않아야 한다는 것을 의미한다.

다음 광학 기기 중 반사광의 방향이 입사광의 반대방향으로 평행하게 되돌아오고, 여러 측량과 일부 간섭계에서 널리 사용되며, 달까지의 거리를 정밀하게 측정하기 위해 달에도 설치된 광학 기기는?

직각 프리즘(rectangular prism)

도브 프리즘(dove prism)

펜타 프리즘(penta prism)

입방체 모서리 반사경(comer cube)

지름 15cm, 초점거리 20cm인 대물렌즈와 초점거리 2cm인 대안렌즈로 천체 망원경을 제작할 경우, 두 렌즈 사이의 거리와 대안렌즈의 최소 지름을 각각 구하면?

18cm, 1.0cm

22cm, 1.0cm

18cm, 1.5cm

22cm, 1.5cm

7×50 이라는 숫자가 쓰여 있는 쌍안경의 대물렌즈의 초점 거리는 140mm, 대안렌즈의 직경은 14mm일 때 대안렌즈의 초점거리는?

10mm

20mm

30mm

40mm

레이저의 종류와 활성물질과의 관계가 틀린 것은?

액체레이저 – 색소 레이저

기체레이저 – He-Ne 레이저

고체레이저 – Nd:YAG 레이저

반도체레이저 – Ti:Sapphire 레이저

파장분해능이 가장 높은 분광소자는?

색 필터(Color filter)

회절격자(Diffraction grating)

분산 프리즘(Dispersing prism)

패브리 페로 에탈론(Fabry-perot etalon)

다음 중 광통신에 주로 쓰이는 레이저는?

이산화탄소 레이저

GaN 계 반도체 레이저

엑시머(Excimer) 레이저

InGaAsP 계 반도체 레이저

파장 500nm의 빛이 회절격자에 수직하게 입사하고 이웃하는 두 극대가 sinθ=0.1과 sinθ=0.2를 만족시키는 각도에서 일어났다면 이웃한 슬릿 간의 간격은?

5.0×10-6m

10.0×10-6m

15.0×10-6m

20×10-6m

광학유리에 대한 설명으로 틀린 것은?

Abbe 수가 50보다 작으면 플린트(flint)유리라 한다.

Abbe 수는 유리의 분산도가 낮으면 낮을수록 낮은 수로 나타낸다.

플린트(flint) 유리와 크라운(crown) 유리는 Abbe 수로 결정된다.

유리번호 611558에서 611은 굴절률 1.611을, 558은 Abbe 수 55.8을 나타낸다.

결정에 전압을 걸어 주었을 때 가해준 전장의 세기에 비례하여 굴절률이 변화하는 효과를 무엇이라고 하는가?

Kerr 효과

Pockels 효과

Cotton-Mouton 효과

Faraday 효과

레이저 가공기에 많이 사용되는 CO2레이저의 출사 파장은?

0.3㎛

0.63㎛

1.06㎛

10.6㎛

정상(Ordinary) 굴절률과 이상(Extraordinary)굴절률의 차이를 이용하여 한쪽방향의 편광 빛만 투과시켜 얻을 수 있는 프리즘은?

Wollaston 프리즘

Rochon 프리즘

Senarmont 프리즘

Nicol 프리즘

엑시머 레이저의 종류와 발진 파장이 잘못 연결된 것은?

Ar2-126nm

ArF-193nm

Xe2-222nm

KrF-248nm

다음 중 레이저를 발진시키기 위한 여기 방법으로 가장 거리가 먼 것은?

방전 플라즈마 여기

전류 여기

압력 여기

광 여기

GaAs반도체 재료는 실온에서 1.4eV의 에너지 밴드의 갭을 갖고 있다. GaAs를 사용한 반도체레이저의 발진파장은?

805nm

886nm

924nm

975nm

다음 중 쌍축결정(biaxial crystal)의 굴절률의 크기 관계를 바르게 표현한 것은?

nx ＜ ny ＜ nz

ny ＜ nx ＜ nz

nz ＜ nx ＜ ny

nz ＜ ny ＜ nx

다음 결정구조 중 전기광학 특성인 포켈스효과(Pockels effect)를 보이는 구조로 옳은 것은?

단축 결정구조를 제외한 전 결정구조

쌍축 결정구조를 제외한 전 결정구조

중심대칭이 없는 등방성 결정구조를 제외한 전 결정구조

중심대칭이 없는 등방성(isotropic), 단축(uniaxial) 및 쌍축(biaxial) 결정 전부

편광이 되지 않는 빛이 임계각 30°인 물질의 표면에서 반사할 때, 반사광이 완전히 선형-편광되는 입사각 θ의 tan 값은?

0.5

2

3

5

다음 중 빨간색을 출력하는 반동체 레이저는?

InGaN

InGaAsP

ZnSSe

AlGaInP

출력이 1mW의 He-Ne laser 광속을 F-number 1인 렌즈를 사용하여 접광하였다. 이 레이저의 파장이 630nm일 때 빔의 초점에서 단위 면적당의 출력은?

1 × 107 W/m2

2 × 109 W/m2

2 × 105 W/m2

1 × 103 W/m2

레이저 공진기 길이를 1m라 할 때, 다음 조건 중 불안정 공진기를 구성하는 것은? (단, R1, R2는 양쪽 반사경의 곡률 반경이다.)

R1=0.1m, R2=0.1m

R1=5m, R2=5m

R1=10m, R2=5m

R1=10m, R2=10m

다음 중 레이저 천공의 장점이 아닌 것은?

높은 열처리량

비 접촉 가공

열영향 부위가 작음

큰 깊이

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

He-Ne 레이저

N2 레이저

CO2 레이저

ArF 레이저

파장이 λ인 선형 편광된 레이저 빛을 원형 편광된 레이저 빛으로 변환시키려고 할 때 사용하여야 할 광학소자는?

λ/4판

λ/2판

λ판

2λ판

레이저 공진기(resonator)의 두거울의 반사율이 각각 99%이고 길이가 0.5m일 때 단일 모드로 공진시 선폭은?

95kHz

190kHz

380kHz

950kHz

다음 중 레이저 빔의 파장을 가변시킬 수 있는 방법으로 가장 옳은 것은?

레이저 공진기 내에 회절격자를 삽입한다.

레이저 공진기 내에 포화흡수체를 삽입한다.

레이저 공진기의 창을 부르스터 각도로 기울인다.

레이저 공진기의 반사경을 반사율이 아주 높은 것을 사용한다.

다음 중 단축-결절체(uniaxial crystal) 만으로 나열된 것은?

KDP, CaCO3

GaAs, KCl

ADP, Nacl

CaF2, KNbO3

펄스폭이 아주 좁은(짧은) 레이저를 발생시키기 위해 Mode-locking 방식을 이용할 때 이 방식은 공진기 내의 빛에 있어서 일반적으로 어떠한 결맞음(Coherence)에 영향을 미치는가?

종모드간의 위상 결맞음

횡모드간의 위상 결맞음

종모드간의 주파수 결맞음

횡모드간의 주파수 결맞음

다음 중 가우스 함수의 형태는?